(57)【要約】  解決策には、蒸気温度を維持し、従って蒸気タービン発電所の負荷を低減して発電所の発電効率を維持するための方法及びシステムが含まれ、この方法及びシステムは、流動層ボイラー（１２）と、蒸気タービン（３）に供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器（２）とを含む。解決策によれば、蒸気温度は、炉（１０）の外部で、その外部循環中の流動層材料に追加の加熱を与えることによって維持することができ、それによって、流動層過熱器（２）内で蒸気タービン（３）に供給される蒸気に移される流動層材料で利用可能な熱エネルギーの量を増やす。このような追加の加熱は、ノズル（１１１）を用いて、可燃性ガスを炉（１０）の外部の流動層材料内に又はその近傍に選択的に供給し、及び／又は流動層材料内に又はその近傍でバーナーにより燃焼させることにより行うことができる。開示される解決策の追加の態様として、可燃性ガスは、ガス化装置（４）で生成してもよい。
2021501866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン発電所の蒸気タービン（３）に供給される蒸気の温度（Ｔ）を維持する方法であって、前記発電所は、循環型流動層ボイラー（１２）をさらに有しており、
該循環型流動層ボイラーは、
炉（１０）と、
熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより、前記蒸気タービン（３）に供給される前記蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器（２）であって、前記蒸気タービン（３）に供給される蒸気の前記温度（Ｔ）は、前記流動層材料を前記炉（１０）の外部で選択的にさらに加熱することによって維持される、流動層過熱器（２）とを含み、
当該方法は、
前記発電所のトリガー負荷（ＷＴＲ）を選択するステップであって、該トリガー負荷（ＷＴＲ）は、前記発電所の最大定格負荷（ＷＦ）よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷（ＷＭＶ）よりも大きい、選択するステップと、
前記発電所の負荷（Ｗ）を決定するステップと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）以上の場合に、前記蒸気タービン（３）に入る過熱蒸気の前記温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くになるように、前記流動層過熱器（２）で蒸気を過熱するステップと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）を下回っている場合に、前記流動層過熱器（２）で蒸気を過熱し、且つ前記蒸気タービン（３）に入る過熱蒸気の前記温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くになるように、前記流動層材料を前記炉（１０）の外部でさらに加熱するステップと、
前記過熱蒸気を前記流動層過熱器（２）から前記蒸気タービン（３）に輸送するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器（２）で又はその前で、且つ前記流動層材料が前記炉（１０）を出た後に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器（２）で又はその前であるが、前記流動層材料をループシール熱交換器チャンバ（１）に入れる入口より前ではないところで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記流動層材料の追加の加熱は、燃焼チャンバ（１６）で行われ、該燃焼チャンバ（１６）は、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）と前記燃焼チャンバ（１６）との間に前記流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ（１）に隣接して配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層過熱器（２）を収容し、且つ前記炉（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記流動層材料の追加の加熱は、ディップレッグ（１００）と熱交換器チャンバ（２００）との間に配置されるガスロックで行われ、前記熱交換器チャンバ（２００）は、前記流動層過熱器（２）を収容し、且つ前記炉（１０）に隣接して配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記流動層材料の追加の加熱は、少なくとも１つの過熱器（２）を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ（３００）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（３２０）で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスを前記流動層材料内に又はその近傍に噴射し、及び／又は前記流動層材料内に又はその近傍でバーナーにより燃焼させることによってもたらされる、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
当該方法は、ガス化装置（４）を用いたガス化によって生成ガスを生成するステップと、前記生成ガスを前記可燃性ガスとして使用するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
当該方法は、前記ガス化装置（４）で生成された前記生成ガスの少なくとも一部を前記炉（１０）に輸送して、該炉（１０）で燃焼される燃料として使用するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
システムであって、当該システムは、
蒸気タービン（３）と、
炉（１０）と、熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより前記蒸気タービン（３）に供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器（２）とを含む循環型流動層ボイラー（１２）と、
制御ユニット（２３）と、を有しており、
該制御ユニット（２３）は、
当該システムを構成する発電所のトリガー負荷（ＷＴＲ）の設定値を受信することであって、前記トリガー負荷（ＷＴＲ）は、前記発電所の最大定格負荷（ＷＦ）よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷（ＷＭＶ）より大きい、受信することと、
前記発電所の負荷（Ｗ）を決定することと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）を下回っている場合に、前記蒸気タービン（３）に入る蒸気の温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くに維持されるように、可燃性ガスの前記炉（１０）の外部の前記流動層材料内に又はその近傍への噴射、及び／又は前記流動層材料内に又はその近傍でのバーナーによる燃焼を制御することと、を行うように適合される、
システム。
【請求項１３】
当該システムは、ループシール熱交換器チャンバ（１）をさらに含み、該ループシール熱交換器チャンバ（１）には、前記可燃性ガスをループシール熱交換器チャンバ（１）内に噴射するように適合されたガス噴射ノズル（１１１）、及び／又は前記可燃性ガスを前記ループシール熱交換器チャンバ（１）内で燃焼するように適合された１つ又は複数のバーナーが設けられる、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
当該システムは、
ループシール熱交換器チャンバ（１）と燃焼チャンバ（１６）との間で流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ（１）に隣接して配置された燃焼チャンバ（１６）と、
前記可燃性ガスを前記燃焼チャンバ（１６）内に噴射するように適合された前記燃焼チャンバ（１６）内のガス噴射ノズル（１１１）、及び／又は燃焼チャンバ（１６）内の可燃性ガスを燃焼して流動層材料をさらに加熱するように適合された１つ又は複数のバーナーと、をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
当該システムは、
前記流動層過熱器（２）を収容し、且つボイラー（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）と、
前記可燃性ガスを前記熱交換器チャンバ（２００）内に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ（２００）内のガス噴射ノズル（１１１）、及び／又は前記熱交換器チャンバ（２００）内の可燃性ガスを燃焼して前記流動層材料をさらに加熱するように適合された１つ又は複数のバーナーをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
当該システムは、
前記流動層過熱器（２）を収容し、且つボイラー（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）と、
ディップレッグ（１００）と前記熱交換器チャンバ（２００）との間にあるガスロック（２０２）と、
前記可燃性ガスを前記ガスロック（２０２）内に噴射するように適合された前記ガスロック（２０２）内のガス噴射ノズル（１１１）、及び／又は前記ガスロック（２０２）内の可燃性ガスを燃焼して前記流動層材料をさらに加熱するように適合された１つ又は複数のバーナーと、をさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１７】
当該システムは、
少なくとも１つの過熱器（２）を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ（３００）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（３２０）と、
前記可燃性ガスを前記熱交換器チャンバ（３２０）内に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ（３２０）内のガス噴射ノズル（１１１）、及び／又は前記熱交換器チャンバ（３２０）内の前記可燃性ガスを燃焼して前記流動層材料をさらに加熱するように適合された１つ又は複数のバーナーと、をさらに含む。請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
当該システムは、
生成ガスを生成するように適合されたガス化装置（４）と、
前記生成ガスを前記ガス化装置（４）から噴射するためのガス噴射ノズル（１１１）に、及び／又は前記可燃性ガスとして燃焼するための１つ又は複数のバーナーに輸送するように適合されたライン（４０、４１、４２）と、をさらに含む、請求項１２乃至１７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１９】
当該システムは、生成ガスを前記ガス化装置（４）から前記炉（１０）内に輸送して前記炉（１０）内の燃料として使用するように適合されたライン（４７）をさらに含む、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示される解決策は、蒸気発生のための流動層ボイラーを含む蒸気タービン発電所の運転に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン発電所は一般的に発電のために使用される。熱電併給（ＣＨＰ）プラントでは、蒸気タービンで捕捉されなかった熱エネルギーが有用な熱としてさらに利用される。
【０００３】
蒸気タービン発電では、適切な燃料を炉内で燃焼させるボイラーが質量流量の蒸気を生成し、この蒸気は蒸気タービンに輸送される。蒸気とは、気体状態の水等の循環物質を指す。ボイラーでは、燃焼した燃料により放出された熱エネルギーが、システム内を循環する水、又は他のそのような循環媒体に移動する。
【０００４】
循環型流動層（ＣＦＢ：circulating  fluidized  bed）ボイラーを含むシステムでは、流動層材料が、システム内を循環し、熱エネルギーを炉からシステム内の他の場所に移動させる。流動層材料の熱エネルギーは、典型的に、蒸気タービンに供給される蒸気を加熱、気化、過熱し、最終的な過熱を与えるために使用される。最終的な過熱は、典型的に、流動層材料がその外部循環で接触する流動層過熱器で行われる。
【０００５】
蒸気タービンに入る蒸気は、典型的に８０〜１８０ｂａｒに加圧され、典型的に４５０〜５６０℃の範囲の温度になる。すなわち、蒸気タービンに入る蒸気は、典型的に過熱状態である。典型的には、発電所が運転しているとき、すなわち発電しているときに、タービンに入る蒸気の圧力は、その温度が変化する可能性がある間に、一定に保たれる。蒸気タービンは、蒸気の熱エネルギーをタービン出力シャフトで回転運動に変換する。次に、このシャフトは、適切な駆動ラインを介して発電機を駆動させる。
【０００６】
現在、蒸気タービン発電所の負荷を減らすと、蒸気タービン発電所が発電する効率に悪影響を及ぼす。発電所の負荷を減らすと、流動層材料の外部循環が大幅に減少するか、又はその外部循環が完全に停止する可能性があり、その場合に、炉の外部に配置された流動層過熱器への流動層材料内の熱エネルギーの供給が、大幅に減少するか、又は完全に停止する可能性がある。これは、次に、蒸気タービンに供給される蒸気の温度に著しい悪影響を及ぼす。
【０００７】
さらに、発電所の負荷を減らすと、蒸気タービンに供給される蒸気に移動可能な熱エネルギーの量が減少するので、これは、典型的に、発電所の負荷が低くなると、蒸気タービンに供給される蒸気の温度が低くなることを意味する。これは、低温の蒸気が蒸気タービンを通って移動する際に、この蒸気が時期尚早に凝縮する可能性があり、水滴が形成され、次にタービンブレードに衝突してブレードの損傷を引き起こす可能性があるので、望ましくない。
【発明の概要】
【０００８】
開示される解決策による方法は、請求項１に記載されたことにより規定される。解決策によるシステムは、請求項１２に記載されたことにより規定される。
【０００９】
解決策は、蒸気タービン発電所のボイラーの炉の外部で流動層材料をさらに加熱して、発電所の負荷を減らした状態で蒸気タービンに供給される蒸気の温度を維持する方法及びシステムを構成する。
【００１０】
ボイラーは循環型流動層（ＣＦＢ）タイプであり、流動層材料がシステム内を循環する。より具体的には、流動層材料は、炉と、固体分離器と、ループシールとの間を循環することができ、この循環は、流動層材料の外部循環と呼ばれる。ループシールは流動層過熱器を含んでもよく、又はそのループシールは流動層過熱器と接続してもよい。
【００１１】
そのようなシステムでは、流動層過熱器で流動層材料から蒸気に移動させることができる熱エネルギーの量は、典型的に、炉の外部循環の早い段階で及び炉で燃料を燃やした結果として流動層材料に移動する熱エネルギーの量に依存する。その結果、炉内で燃焼される燃料が少なくなるほど、流動層過熱器で蒸気に移動する流動層材料で利用できる熱エネルギーが少なくなる。流動層過熱器内で蒸気に移動される熱エネルギーが少ないほど、特に従来の蒸気の温度低下を防ぐ手段が使用（exhausted）されている場合に、流動層過熱器を出て、その後蒸気タービンに入る蒸気の温度は低くなる可能性がある。そのような従来の手段は、水噴霧による蒸気の温度調整（低下）を低減すること、及び／又は流動層過熱器を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率を増大させることを含み得る。
【００１２】
炉内で燃焼する燃料が少ない結果として炉内の熱エネルギーの生成が減少するので、流動層材料の外部循環は、循環型流動層材料の質量流量に関して減少し得る。これは、循環型流動層材料から流動層過熱器内の蒸気に移動させることができる熱エネルギーの量を減少させる効果も有する。
【００１３】
発電所の負荷が非常に低い場合に、流動層材料の外部循環は停止するか、ほぼ停止する可能性がある。その結果、流動層材料による流動層過熱器への熱エネルギーの到達が停止するか、ほぼ停止する可能性がある。
【００１４】
その結果、流動層過熱器内で蒸気タービンに供給される蒸気に移動させることができる熱エネルギーが減少するので、結果として蒸気の温度が低下する可能性がある。これは、蒸気タービンで発電する効率の低下等、不利で望ましくない結果をもたらす可能性がある。
【００１５】
そのような悪影響及び望ましくない結果の別の例として、温度が低下した蒸気は、蒸気タービンを通って移動する間に時期尚早に凝縮し、水滴が形成され、この水滴が蒸気タービンのブレードに衝突して損傷させる可能性がある。
【００１６】
開示される解決策は、追加の熱エネルギーを炉の外部の流動層材料に導入するための方法及びシステムを開示することにより、発電所の負荷の減少に関するそのような悪影響及び望ましくない結果を軽減することを意図する。開示される解決策により、流動層過熱器に接触し及びその近傍にある流動層材料が、流動層材料の外部循環が大幅に減少したか、又は停止した状況下でさえも、蒸気タービンに供給される蒸気に移動させるのに十分な量の熱エネルギーを有するのを確実にすることが可能である。
【００１７】
こうして、開示される解決策により、炉内の熱エネルギーの生成の減少、従って炉内の流動層材料への熱エネルギーの移動の減少は、炉の外部の流動層材料をさらに加熱することによって補償できる。従って、開示される解決策により、蒸気の温度は、発電所の負荷が低減しても十分に高く維持することができる。
【００１８】
流動層材料のこのような追加の加熱は、例えばループシール熱交換器チャンバ、及び／又はループシール熱交換器チャンバに隣接して配置された燃焼チャンバで起こり得る。ループシール熱交換器チャンバと燃焼チャンバとの間の流動層材料、及び／又は流動層過熱器を収容し且つ炉に隣接して配置される熱交換器チャンバ内の流動層材料、及び／又はディップレッグと、流動層過熱器を収容し且つ炉に隣接して配置された熱交換器との間に配置されるガスロック内の流動層材料、及び／又は少なくとも１つの過熱器を収容し且つ過熱器のないループシールチャンバに隣接して配置される熱交換器チャンバ内の流動層材料に循環が存在する。
【００１９】
開示される解決策によれば、流動層材料のそのような追加の加熱は、可燃性ガスを炉の外部の流動層材料に選択的に供給する、すなわち選択的に噴射することによって行うことができ、それにより、可燃性ガスの燃焼によって追加の熱エネルギーが流動層材料に放出される。流動層材料を炉の外部でさらに加熱するための更なる可能性として、流動層材料のそのような追加の加熱は、可燃性ガスを炉の外部に配置された１つ又は複数のバーナーに選択的に供給し、それによりバーナーで可燃性ガスを燃焼させることにより、追加の熱エネルギーを流動層材料に放出することができる。さらに、そのような噴射ベースの解決策とバーナーベースの解決策とを組み合わせて、上で概説したように、可燃性ガスを選択したシステム位置に噴射することと、バーナーで燃焼することとの両方を構成できる。
【００２０】
開示される解決策によれば、可燃性ガスは、ループシール熱交換器チャンバ内に、又は燃焼チャンバ内に、又は炉に隣接する熱交換チャンバ内に、又はループシールチャンバに隣接する熱交換器チャンバ内に選択的に噴射され得る。更なる可能性として、可燃性ガスは、ループシール熱交換器チャンバ内に、又は燃焼チャンバ内に、又は炉に隣接する熱交換チャンバ内に、又はループシールチャンバに隣接する熱交換チャンバ内に選択的に供給され、バーナーで燃焼してもよい。さらに、そのような噴射ベースの解決策とバーナーベースの解決策とを組み合わせて、上で概説したように、可燃性ガスを選択したシステム位置に噴射することと、バーナーで燃焼することとの両方を構成できる。
【００２１】
開示される解決策による追加の可能性として、可燃性ガスはガス化によって生成してもよい。
【００２２】
炉の外部の流動層材料をさらに加熱するための可燃性ガスの選択可能な噴射及び／又は燃焼は、制御ユニットによってもたらされ得る。制御ユニットは、例えば発電所の負荷を入力データとして使用することにより、そのような選択可能な噴射及び／又は燃焼をもたらすことができる。これにより、例えば発電所の負荷がトリガー負荷を下回ると、可燃性ガスの噴射及び／又は燃焼を開始することができる。そのようなトリガー負荷は、例えばそれ以下では蒸気タービンに入る蒸気の温度が、従来の手段ではその最大温度に又はその近くに維持できない負荷又はその負荷に近い負荷であるように設定することができる。そのような従来の手段は、水噴霧による蒸気の温度調整（低下）を低減すること、及び／又は流動層過熱器を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率を増大させることを含み得る。
【００２３】
あるいはまた、別の例として、制御ユニットは、例えば蒸気品質測定値を入力データとして使用することにより、可燃性ガスのそのような選択可能な噴射及び／又は燃焼をもたらすことができる。この入力データは、例えば蒸気タービンに入る蒸気の温度を含み得る。これにより、例えば蒸気タービンに入る蒸気の温度が特定の警報温度を下回ると、可燃性ガスの噴射及び／又は燃焼を開始することができる。
【００２４】
従って、開示される解決策により、蒸気タービンに入る蒸気の温度は、発電所の負荷が減少しても、すなわち、炉内の熱エネルギーの生成それ自体だけでは、蒸気タービンに入る蒸気の温度を十分に高く維持するのに十分でない場合でも、十分に高く維持できる。
【００２５】
この文脈では、十分に高い温度とは、発電の効率が、発電所の最大負荷で得られる最大効率又はその近くになる温度を意味する。十分に高い温度は、蒸気タービンに入る蒸気の最大温度であり、これは、発電所の最大負荷で得ることができる。あるいはまた、十分に高い温度は、蒸気タービンに入る蒸気の最大温度よりも１〜１０℃低く、又は１０〜２０℃低く、又は２０〜３０℃低く、又は３０〜４０℃低く、又は４０〜５０℃低く、又は５０〜６０℃低い。
【００２６】
こうして、開示される解決策により、蒸気タービン発電所における発電の効率は、発電所の負荷が低下した場合でも高いレベルに維持することができる。
【００２７】
開示される解決策による流動層材料の追加の加熱は、有利には、発電所の蒸気循環及び供給システムの変更を必要としない。
【００２８】
開示される解決策による方法は、蒸気タービン発電所の蒸気タービンに供給される蒸気の温度を維持するステップを含み、この発電所は、循環型流動層ボイラーをさらに有することができ、循環型流動層ボイラーは、炉と、熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより、蒸気タービンに供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器とを含む。この方法によれば、蒸気タービンに供給される蒸気の温度は、流動層材料を炉の外部で選択的にさらに加熱することによって維持することができる。この方法は、発電所のトリガー負荷を選択するステップであって、トリガー負荷は、発電所の最大定格負荷よりも小さく、発電所の実行可能な最小定格負荷よりも大きい、選択するステップと；発電所の負荷を決定するステップと；
発電所の負荷がトリガー負荷以上の場合に、蒸気タービンに入る過熱蒸気の温度がその最大温度に又はその近くになるように、流動層過熱器で蒸気を過熱するステップと；
発電所の負荷がトリガー負荷を下回っている場合に、流動層過熱器で蒸気を過熱し、且つ蒸気タービンに入る過熱蒸気の温度がその最大温度に又はその近くになるように、流動層材料を炉の外部でさらに加熱するステップと；
過熱蒸気を流動層過熱器から蒸気タービンに輸送するステップと；を含む。
【００２９】
開示される解決策によれば、流動層材料の追加の加熱は、流動層材料の外部循環に関して、流動層過熱器（２）で又はその前に、及び流動層材料（１０）が炉を出た後に、或いは流動層過熱器（２）で又はその前であるが、流動層材料をループシール熱交換器チャンバ（１）に入れる入口より前ではないところで行われ得る。
【００３０】
開示される解決策によれば、流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスを流動層材料内に又はその近傍に噴射する燃焼によって、或いは流動層材料内に又はその近傍で１つ又は複数のバーナーで燃焼することによってもたらされ得る。
【００３１】
開示される解決策によるシステムは、蒸気タービンと；循環型流動層ボイラーであって、炉と、熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより蒸気タービンに供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器とを含む循環型流動層ボイラーと；を含み得る。開示される解決策によるシステムは、制御ユニットをさらに有しており、制御ユニットは、システムを構成する発電所の維持されるトリガー負荷の設定値を受信することと；発電所の負荷を決定することと；発電所の負荷がトリガー負荷を下回っており、トリガー負荷が、発電所の最大定格負荷よりも小さく、発電所の実行可能な最小定格負荷よりも大きい場合に、蒸気タービンに入る蒸気の温度がその最大温度に又はその近くに維持されるように、可燃性ガスの炉の外部の流動層材料内に又はその近傍への噴射、或いは流動層材料内に又はその近傍でのバーナーによる燃焼を制御することと；を行うように適合される。
【００３２】
さらに、解決策によるシステムは、生成ガスを生成するように適合されたガス化装置と、生成ガスをガス化装置から噴射するためのガス噴射ノズルに又はバーナーに輸送して可燃性ガスとして燃焼するように適合されたラインとを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】発電所の従来の蒸気生成システムを概略的に示す図である。
【図２】一例による発電所の蒸気生成システムを概略的に示す図であり、このシステムは、ループシール熱交換器チャンバ内で燃焼される可燃性ガスを選択的に供給することを含む。
【図３】一例による発電所の蒸気生成システムを概略的に示す図であり、このシステムは、燃焼チャンバ内で燃焼される可燃性ガスを選択的に供給することを含む。
【図４ａ】異なる断面視からの従来のループシール熱交換器チャンバを概略的に示す図である。
【図４ｂ】異なる断面視からの従来のループシール熱交換器チャンバを概略的に示す図である。
【図４ｃ】異なる断面視からの従来のループシール熱交換器チャンバを概略的に示す図である。
【図５ａ】一例による、上方から見た断面視において、可燃性ガスの選択可能な噴射を含むループシール熱交換器チャンバを概略的に示す図である。
【図５ｂ】一例による、図５ａに従って表示された断面視Ａ−Ａにおいて、可燃性ガスの選択可能な噴射を含むループシール熱交換器チャンバを概略的に示す図である。
【図５ｃ】一例による、図５ａに従って表示された断面視Ｂ−Ｂにおいて、可燃性ガスの選択可能な噴射を含むループシールチャンバを概略的に示す図である。
【図６】図２による発電所の蒸気生成システムを概略的に示す図であり、システムは、ガス化装置内のループ熱交換器シールチャンバに供給される可燃性ガスを生成することをさらに含む。
【図７】図３による発電所の蒸気生成システムを概略的に示す図であり、このシステムは、ガス化装置内の燃焼チャンバに供給される可燃性ガスを生成することをさらに含む。
【図８】ボイラーに隣接する熱交換器チャンバの従来の構成を概略的に示す図であり、熱交換器は過熱器を収容する。
【図９ａ】一例による、ボイラーに隣接する熱交換器チャンバの構成を概略的に示す図であり、熱交換器は過熱器を収容し、この構成は、熱交換器チャンバで燃焼される可燃性ガスを選択的に供給することをさらに含む。
【図９ｂ】一例による、ボイラーに隣接する熱交換器チャンバの構成を概略的に示す図であり、熱交換器は過熱器を収容し、この構成は、ディップレッグと熱交換器チャンバとの間のガスロックで燃焼される可燃性ガスを選択的に供給することをさらに含む。
【図１０ａ】従来の蒸気生成システムにおける蒸気タービン発電所の負荷に対する、蒸気タービンに入る蒸気の質量流量と蒸気の温度との理想的な関係を概略的に示す図である。
【図１０ｂ】開示される解決策による、蒸気生成システムにおける蒸気タービン発電所の負荷に対する、蒸気タービンに入る蒸気の質量流量と蒸気の温度との理想的な関係を概略的に示す図である。
【図１１ａ】発電所の負荷と熱消費量との理想的な関係を概略的に示す図である。
【図１１ｂ】発電所の燃料消費量と熱消費量との間の理想的な関係を概略的に示す図である。
【図１２】一例による、ループシールチャンバ及び隣接する熱交換器チャンバを含む構成を概略的に示す図であり、この構成は、可燃性ガスを熱交換器チャンバに選択的に供給することを含む。
【図１３】目的を明確にするために、ボイラーの概念的な範囲をその主要な流入と流出との観点から概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図は、縮尺通りではなく、システム構成要素の物理的なレイアウトや寸法を示唆するものでもない。
本文では、以下の数字及び記号を使用して図を参照している。
Ｗ    ある時点での発電所の負荷
ＷＦ    発電所の最大定格負荷
ＷＭＶ    発電所の実行可能な最小定格負荷
ＷＴＨ    発電所のしきい値負荷
ＷＴＲ    発電所のトリガー負荷
ＷＵ    発電所の実行不可能な運転に関する負荷範囲
ＷＶ    発電所の実行可能な運転に関する負荷範囲
Ｔ    タービンに入る蒸気の温度
ＴＦ    タービンに入る蒸気の最大温度
ＴＶ    蒸気タービンに入る蒸気の実行可能な最低温度
ｍ’    蒸気の質量流量
ｍ’Ｆ    最大ボイラー負荷での蒸気の質量流量
１    ループシール熱交換器チャンバ
２    流動層過熱器
３    蒸気タービン
４    ガス化装置
５    冷却器
６    燃料源
７    フィルタ
８    熱交換器
９    発電機
１０    炉
１１    熱交換器
１２    ボイラー
１３    電力消費プロセス
１４    凝縮器
１５    熱交換器
１６    燃焼チャンバ
１９    プレナム（plenum）
２０    ポンプ
２１    燃料源
２２    熱消費プロセス
２５    熱交換器
３１〜５７    ライン
６０    固体分離器
６１    ループシール出口
７０    駆動ライン
７１、７２    ダクト
１００    ディップレッグ（dip  leg）
１０１    分配ゾーン
１０２    供給アップレッグ（feeding  upleg）
１０３    バイパスアップレッグ（bypass  upleg）
１０４    過熱器チャンバ
１０５    排出アップレッグ（discharge  upleg）
１０６ａ〜ｆ    プレナム
１０７    再循環チャネル
１１０    ノズル
１１１    ガスノズル
２００    熱交換器チャンバ
２０１    排出通路
２０２    ガスロック
２０３    開口部
３００    ループシールチャンバ
３０１    分配ゾーン
３０３    供給アップレッグ
３０４ａ、ｂ    過熱器チャンバ
３０５    バイパスアップレッグ
３０６ａ〜ｆ    プレナム
３０７    ディップレッグ
３０８    入口チャンバ
３１０    バルブ
３２０    熱交換器チャンバ
３６１    ループシール出口
３６２    熱交換器チャンバ出口
【００３５】
本文及び図において、「ライン」の概念は、通路の物理的特性の明確な特徴付けなしに、任意の適切な輸送通路を指すために使用される。当業者は、輸送される材料の特性及び体積、並びに他のそのような関連する輸送パラメータ及び要件に従って、通路の物理的特性を決定することができることを理解されたい。
【００３６】
本文では、特に明記しない限り、「発電所」の概念は、蒸気タービン３を使用して蒸気の熱エネルギーを機械的仕事に変換することができる蒸気タービン発電所を指し、機械的仕事は、発電機９により電気に変換することができる。
【００３７】
本文では、特に明記しない限り、「ボイラー」１２の概念は、炉１０、固体分離器６０、ダクト７２、７１、ループシール熱交換器チャンバ１又はループシールチャンバ３００、熱交換器２５、１１、１５、及び１つ又は複数の過熱器２を含むシステム要素の集まりを指すために使用される。概念的な明確化の目的で図１３に概略的に示されるように、そのようなアセンブリは、空気、燃料、水を取り込み、主要な出力として蒸気及び排気ガスを与える。
【００３８】
本文では、「流動層材料（fluidized  bed  material）」の概念は、通常の運転条件下でシステム内を循環する層材料を指すために使用される。流動層において、「流動層材料」は、通常の運転条件下では流動状態であるが、システムのどこか及び／又はいくつかの運転条件下では、「流動層材料」は、ディップレッグ１００等の非流動状態でもあり得、ディップレッグ１００を介して、「流動層材料」を再利用するために炉１０に戻すことができる。
【００３９】
図１は、蒸気タービン３で使用される過熱蒸気を生成するための従来のシステムを概略的に示している。このシステムは、循環型流動層タイプの炉１０を含む。このシステムでは、サンド（sand）及び／又は灰等の流動層の材料が、潜在的には石灰石等の添加剤とともに、炉１０からダクト７２を経由してサイクロン等の固体分離器６０に、その固体分離器６０からディップレッグ１００を介してループシール熱交換器チャンバ１に、及びそのループシール熱交換器チャンバ１からループシール出口６１を介して炉１０に戻るように循環する。このような循環は、以後、流動層材料の「外部循環」と呼ばれる。次に、「内部循環」とは、炉１０又はループシール熱交換器チャンバ１内等のシステム要素内の流動層材料の循環を指す。
【００４０】
さらに図１を参照すると、そのようなシステムは、蒸気タービン３に供給される蒸気の過熱又は最終的な過熱を与えるためにループシール熱交換器チャンバ１内に配置された流動層過熱器２等の熱交換器を含み得る。そのような蒸気の過熱は、熱エネルギーを、直ぐ上で説明したようにシステム内を循環する流動層材料からシステム内を循環する蒸気に移動させることを前提とすることができる。
【００４１】
過熱蒸気は、特定の圧力において水等の物質の沸点よりも高い温度Ｔの蒸気である。過熱状態の蒸気には同伴液体が含まれていない。こうして、過熱蒸気の温度Ｔは、同伴液体が形成され始める前に、ある程度だけ低下する可能性がある。従って、過熱蒸気の温度Ｔが高いほど、同伴液体が特定の圧力で形成され始める前に、過熱蒸気がより多く冷却される、つまりエネルギーを放出する可能性がある。
【００４２】
典型的に、蒸気タービン３に十分な高品質の蒸気とは、過熱蒸気が十分に高いエネルギーを含むように温度Ｔまで過熱され、そのため蒸気タービン３を移動する間にエネルギーを放出するので蒸気タービン内で早期に凝縮しない蒸気を指す。
【００４３】
典型的に、蒸気タービン３に入る蒸気の圧力は、発電所システムでは一定に保たれる。蒸気が蒸気タービン３に入ると、この圧力は減少し始め、そこで蒸気はエネルギーを放出して膨張し始める。
【００４４】
このようなシステムでは、業界で知られているように、流動層過熱器２がループシール熱交換器チャンバ１内に配置されている場合等、流動層材料から蒸気に移動させることができる熱エネルギーの量は、炉１０の外部循環の早い段階で流動層材料に伝達（移動）される熱エネルギーの量（炉１０で燃料が燃焼した結果として）に依存する。その結果、炉１０で燃焼する燃料が少ないほど、熱流動層過熱器２内等で、流動層材料で蒸気に移動させることができるエネルギーが少なくなる。流動層過熱器２内で蒸気に移動する熱エネルギーが少ないほど、流動層過熱器２を出て、ライン３１を介して蒸気タービン３に輸送される蒸気の温度は低くなる。
【００４５】
そのようなシステムでは、業界で知られているように、炉１０での燃料の燃焼が少ない結果として炉１０での熱エネルギーの生成が減少するので、流動層材料の外部循環は、循環型流動層材料の質量流量に関して減少する。すなわち、発電所の負荷Ｗが減少するにつれて、流動層材料の外部循環は減少する可能性がある。これにより、循環型流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動させることができる熱エネルギーが少なくなる。
【００４６】
業界でよく知られているように、炉１０で生成され及び／又は蒸気に移される熱エネルギーの量は、例えば、炉１０内に供給される単位時間あたりの燃料の量と、供給される燃料のタイプとから推定、例えば計算することができる。典型的には、ボイラー１２は、炉１０に供給される燃料の量の関数として、燃料燃焼プロセスにおいて必要とされる空気及び／又は他のガスの量を自動的に調整するための構成を含む。そのような空気及び／又は他のガスの自動的な調整は、例えば、可燃性ガス中に存在する酸素のレベルを測定し、ラムダ値として既知の可燃性ガス中の最適酸素レベルが取得されるように燃料及び／又は空気及び／又は他のガスの供給を調整することにより推定され得る。
【００４７】
従来、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔは、発電所の負荷Ｗの減少の結果として、ある程度低下するのを防ぐことができた。第１の例として、例えば、水を蒸気に噴霧し、それによってその温度を所望のレベルに下げることにより、蒸気温度を調整するように蒸気の温度調整を発電所で採用することができる。こうして、温度調整の量を減らすと、他の条件が同じならば蒸気の温度Ｔを上昇させる。第２の例として、流動層過熱器２を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率を調整することができ、それにより流動層過熱器２に到達する熱エネルギーの量を調整することができる。流動層過熱器２を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率が増大すると、他の条件が同じならば蒸気の温度Ｔを上昇させる。
【００４８】
しかしながら、蒸気温度の低下を防ぐためのこのような手段の使用が終了すると、例えば蒸気の温度調整が中止され、流動層過熱器２を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率がその最大に設定され、発電所の負荷Ｗが低下すると、典型的に、蒸気タービン３に流入する蒸気の温度Ｔが低下する。以降、これらの手段が終了した発電所の負荷Ｗは、図１０ａに示されるように、発電所のしきい値負荷ＷＴＨと呼ばれる。換言すれば、しきい値負荷ＷＴＨと発電所の最大負荷ＷＦとの間で、例えば、蒸気の温度調整量を減少させることができ、及び／又は発電所の負荷Ｗが減少した際に蒸気温度Ｔが低下するのを防ぐために、流動層過熱器２を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率を増大させることができる。しきい値負荷ＷＴＨ未満では、そのような防止策は、発電所の負荷Ｗがさらに減少する際に蒸気温度Ｔが低下するのを防ぐのにもはや十分ではない。
【００４９】
さらに、発電所の負荷Ｗが低い場合、すなわち、炉１０内で燃焼される燃料が殆どない場合に、流動層材料の外部循環が停止するか、ほぼ停止する可能性がある。結果として、流動層材料による流動層過熱器２への熱エネルギーの到達は、停止するか、又はほぼ停止する可能性がある。
【００５０】
発電所のそのような低負荷Ｗは、例えば、その最大定格負荷ＷＦの５５〜６０％、又は５０〜５５％、又は４５〜５０％、又は４０〜４５％、又は３５〜４０％、又は３０〜３５％、又は２５〜３０％、又は２０〜２５％であり得る。このような低負荷は、しきい値負荷ＷＴＨを下回ることがある。
【００５１】
その結果、流動層過熱器２内で蒸気タービン３に供給される蒸気に移動させることができる熱エネルギーが、特に発電所のしきい値負荷ＷＴＨを下回って減少する際に、蒸気の温度Ｔが結果として低下することがある。これは、蒸気タービン３での発電の効率の低下等、悪影響及び望ましくない結果をもたらす可能性がある。そのような悪影響及び望ましくない結果の別の例として、温度Ｔが低下した蒸気は、蒸気タービンを通って移動する間に時期尚早に凝縮する可能性があり、これにより、水滴が形成され、この水滴が蒸気タービン３のブレードに当たって損傷させる可能性がある。
【００５２】
開示される解決策は、炉１０の外部の流動層材料に追加の熱エネルギーを導入する方法を開示することによって、発電所の負荷Ｗの減少によるそのような悪影響及び望ましくない結果を軽減することを目的とする。
【００５３】
開示される解決策により、過熱器２に接触し且つその近くにある流動層材料が、十分な量の熱エネルギーを蒸気タービン３に供給される蒸気に移動させるのを確実にすることが可能である。こうして、開示される解決策により、炉１０内の熱エネルギーの生成の減少、従って炉１０内の流動層材料への熱エネルギーの移動の減少は、炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱することによって補償することができる。
【００５４】
従って、開示される解決策により、蒸気の温度Ｔを十分に高く維持することができる。例えば、発電所の減少した負荷Ｗがしきい値負荷ＷＴＨを下回ることがある発電所の減少した負荷Ｗであっても、蒸気の温度Ｔを、その最大温度ＴＦに又は最大温度ＴＦより数度未満の範囲内に維持することができる。
【００５５】
開示される解決策によれば、流動層材料のそのような追加の加熱は、可燃性ガスを炉１０の外部の流動層材料に供給することによって行うことができ、それによって可燃性ガスの燃焼によって追加の熱エネルギーが流動層材料に放出される。開示される解決策の一般的な原理及び実施態様の概要に（必要な変更を加えて）同様に付帯する代替又は補足として、流動層材料のそのような追加の加熱は、可燃性ガスを炉１０の外部の１つ又は複数のバーナーに供給することにより行うことができ、可燃性ガスの燃焼により、追加の熱エネルギーが流動層材料に放出される。
【００５６】
図２は、一例による、解決策に従って蒸気タービン３で使用される過熱蒸気を生成するためのシステムを概略的に示し、システムは、ループシール熱交換器チャンバ１内で燃焼されるガスを選択的に供給することを含む。このシステムでは、蒸気は、温度Ｔ及び質量流量ｍ’で蒸気タービン３に入る。後者である質量流量ｍ’は、単位時間あたりに蒸気タービン３に入る蒸気の質量として規定される。
【００５７】
蒸気特性の決定は、流量計及び／又は圧力センサ及び／又は温度センサを蒸気輸送ラインに設置し、この／これらの機器からの信号を専用の蒸気流コンピュータ及び／又は制御ユニット２３等の機器に中継して、処理及び／又は記憶することによって実行できる。蒸気特性を決定することは業界でよく知られており、この目的のための適切な装置は市販されていることを理解されたい。蒸気特性は、例えば測定によって一旦決定されると、制御ユニット２３によって制御入力データとして使用してもよい。
【００５８】
さらに図２を参照すると、蒸気特性は、蒸気タービン３におけるその末端の少なくともライン３１での測定によって決定され得る。さらに、以下で説明するように、蒸気特性は、他の方法でも、例えばシステム内の他の位置での測定に基づいている決定され得る。
【００５９】
蒸気タービン３に入るときのその温度を含む蒸気の特性の決定は、間接的であり得る。これは、例えば熱交換器１５で始まり蒸気タービン３で終わる蒸気輸送経路のさらに上流又は下流で蒸気特性を測定でき、測定結果が、例えば、既知の変換係数を使用して蒸気タービン３に流入するときに決定される蒸気の特性の値に変換されることを意味する。そのような既知の変換係数は、例えば、関心のある位置での比較測定によって得ることができ、又はその変換係数は、システムの物理的特性に基づく計算から導き出すことができる。この本文で使用されるように、蒸気特性を決定する概念には、今説明した間接的な決定も含まれる。
【００６０】
発電所では、少なくとも発電所が発電するとき、蒸気の圧力を一定に保つことができ、その場合に、蒸気タービン３に入る蒸気の主要な特性は、実際には、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔによって捕捉することができる。
【００６１】
蒸気タービン３は、駆動ライン７０を介して発電機９を駆動するように適合され、発電機９は、ライン４４を介して電力消費プロセスに電力を供給し得る。電力消費プロセスは、製造施設等の特定の及び／又は局所的なプロセスであり得る。或いは電力消費プロセスは、地区、地域、又は国の電力網等の電力網における総電力消費であり得る。
【００６２】
さらに図２を参照すると、システムでは、蒸気を過熱するか、又は流動層過熱器２内の蒸気に最終過熱を与えることによって過熱蒸気を生成できる。このような流動層過熱器２は、ループシール熱交換器チャンバ１内に配置できる。
【００６３】
よく知られているように、熱交換器２５及び／又は熱交換器１１及び／又は熱交換器１５又は複数のそのような熱交換器等の流動層過熱器２の上流の装置を使用して、システム内を循環する水を気化及び／又は過熱することができ、それによって水が流動層過熱器２に入るときに、水が既に蒸気又は過熱状態の蒸気である。
【００６４】
図２に示される例によれば、熱交換器１１、１５をダクト７１に設置してもよく、熱交換器２５を炉１０に設置してもよい。
【００６５】
流動層過熱器２は、単一の熱交換器装置であってよい。あるいはまた、流動層過熱器２は、複数の個々の熱交換器装置の集合体であってもよい。同じことが熱交換器２５、１１、１５にも当てはまる。
【００６６】
さらに図２を参照すると、燃料は、燃料源２１からライン４９を介して炉１０に供給され、炉１０内で燃焼され得る。燃料の燃焼及び／又は流動層材料の流動化をもたらすために必要な空気又は他の適切なガス又はガス混合物は、ライン５０又は複数のそのようなラインを介して炉１０に輸送してもよい。燃料の燃焼に起因する灰等の非ガス状の燃焼残留物は、ライン５１を介して炉１０から排出され得る。燃料の燃焼に起因する可燃性ガス及び炉１０に噴射される可能性のある他のガスは、流動層材料とともに炉１０からダクト７２を介して固体分離器６０に排出され得る。
【００６７】
固体分離器６０において、流動層材料は、燃焼及び他の可能なガスから分離され得る。これにより、流動層材料は、固体分離器６０からディップレッグ（dip  leg）１００を介してループシール熱交換器チャンバ１内に移動することができる。対応して、ガス及びフライアッシュ（fly  ash）等の流動層材料の微細残留物は、ダクト７１を介してプロセス内の別の場所（図示せず）に移動することができる。固体分離器６０は、例えば、サイクロンであり得る。
【００６８】
ダクト７１から排出される前に、熱エネルギーは、熱交換器１１、１５を用いて燃焼及び他のガスから捕捉され得る。
【００６９】
さらに図２を参照すると、ループシール熱交換器チャンバ１は、固体分離器６０から外部循環中の流動層材料を受け入れるように配置され得、それによってガス流は、炉１０からループシール出口６１を介して最終的には固体分離器６０に流れるのが防止され、且つ流動層材料を、ループシール出口６１を介して炉１に戻すことができる。システム内のループシール熱交換器チャンバ１の機能の１つは、典型的に、このようなガスの逆流を防ぐことである。
【００７０】
ループシール熱交換器チャンバ１のそのような機能は、図４ａ〜図４ｃの典型的なセットアップに従って示されるように、ループシール熱交換器チャンバ１内の構造的に異なる規定された領域を介して流動層材料の移動を調整することによってもたらされ得、これらの図では、流動層材料の移動は矢印で示されている。図４ａ〜図４ｃでは、流動層材料の平均的な典型的な表面が波状の破線で概略的に示される。ループシール熱交換器チャンバ１内で起こり得る流動化のために、流動層材料の表面は厳密には規定されないことを理解されたい。同じことが、特に明記されていない限り、以下で説明され、他の図に示される流動層材料の他の表面にも当てはまる。
【００７１】
図４ａに示されるループシール熱交換器チャンバ１のＡ−Ａ断面である図４ａ及び図４ｂに示されるように、外部循環中の流動層材料は、固体分離器６０からディップレッグ１００を介してループシール熱交換器チャンバ１に到達し得、その後、流動層材料の流れは、ループシール熱交換器チャンバ１の分配ゾーン１０１で２つの流れに分割され、その１つの流れはバイパスアップレッグ１０３を介してループシール出口６１に移動し、他方の流れは供給アップレッグ１０２を介して過熱器チャンバ１０４に移動する。流動層材料のそのような移動は、プレナム１０６ａ〜ｃに設置されたノズル１１０で空気又は他の適切な不燃性（non-combustible）ガスを供給することによってもたらしてもよく、ノズル１１０は噴射の適切な方向性を有し得る。個別のプレナム１０６ａ〜ｃは、プレナム固有の流量及び／又は方向を有する空気又は他の不燃性ガスを、分配ゾーン１０１、バイパスアップレッグ１０３、及び供給アップレッグ１０２それぞれに供給することができ、それにより、流動層材料の流れは、バイパスアップレッグ１０３及び／又は供給アップレッグ１０２を介して移動する流動層材料の比率を制御する等で、制御することができる。
【００７２】
図４ａに示されるループシール熱交換器チャンバ１のＢ−Ｂ断面である図４ａ及び図４ｃを参照すると、流動層過熱器２は、ループシール熱交換器チャンバ１の過熱器チャンバ１０４セクションに配置され、ここで、流動層過熱器２は、過熱器チャンバ１０４を通って移動する流動層材料から熱エネルギーを捕捉するために使用され得る。過熱器チャンバ１０４から、流動層材料は、排出アップレッグ１０５を介してバイパスアップレッグ１０３に、その後ループシール出口６１に移動し得る。過熱器チャンバ１０４及び排出アップレッグ１０５を通る流動層材料の移動は、プレナム１０６ｄ〜ｆに設置されたノズル１１０で空気又は他の適切な不燃性ガスを供給することによって制御することができ、ノズル１１０は、噴射の適切な方向性を有し得る。個別のプレナム１０６ｄ〜ｆは、プレナム固有の流量及び／又は方向を有する空気又は他の不燃性ガスを供給することができる。あるいはまた、過熱器チャンバ１０４及び排出アップレッグ１０５に共通の１つのプレナム等、異なる構成のプレナムがあってもよい。
【００７３】
ループシール熱交換器チャンバ１のそのような仕切りは業界で知られており、そのような知識はループシール熱交換器チャンバ１に容易に当てはまることを理解されたい。
【００７４】
ループシール熱交換器チャンバ１から、流動層材料は、再利用のためにループシール出口６１を介して炉１０に輸送され得る。
【００７５】
図１０ａ及び図１０ｂを参照すると、発電所は負荷Ｗで運転することができ、負荷Ｗは、蒸気タービン３によって駆動される単位時間あたりに発電機９により発電された量を指す。業界でよく知られているように、単位時間あたりに発電機９により発電された量、すなわち発電機９の電力出力は、電気出力の電圧及び電流に基づいて測定され得る。あるいはまた、又はさらに、発電所の負荷Ｗは、発電所の負荷Ｗがその熱消費量と高く相関していることがよく知られているので、発電所の熱消費量から推定することができる。次に、熱消費量は、発電所での熱発生のために、単位時間内に炉１０に供給され及び／又は炉１０で燃焼された燃料の量から推測することができる。単位時間内に燃焼する燃料の量と熱消費量との間、及び熱消費量と負荷Ｗとの間の正確な関係は、典型的に、例えばプラント固有のエネルギー損失により、プラント固有である。図１１ａ及び図１１ｂは、これらの測定値同士の間の理想的な関係を示している。このような測定は、通常の発電所の計装の一部である。
【００７６】
蒸気を生成及び加熱する目的のために炉１０内で燃焼される燃料の量及び発電所の負荷Ｗは、相関関係を有しており、この相関関係は、発電所毎に特徴的なものであり、オペレータによって知られており、及び／又は発電所の制御装置にプログラムされている。こうして、発電所の負荷Ｗは、蒸気を生成及び加熱する目的で燃焼される燃料を調整することによって制御することができ、燃焼及び／又は供給される燃料の量は、通常、発電所の負荷Ｗの合理的な代用として解釈することができる。
【００７７】
発電所は、図１０ａ及び図１０ｂに示されるように、異なる負荷Ｗで運転され得る。
【００７８】
図１０ａは、蒸気タービン３で使用される蒸気を生成するための従来のシステムの動作を表す。図１０ｂは、追加の加熱を炉の外部の流動層材料１０に制御可能に与えることを含む開示される解決策による、蒸気タービン３で使用される蒸気を生成するシステムの動作を表す。
【００７９】
図１０ａに示されるように、発電所は最大定格負荷ＷＦを有し得る。これは、つまり、最大定格量の燃料が炉１０で燃焼しているときに、炉１０の最大定格負荷で得られ得る発電所の負荷Ｗを指す。最大定格負荷ＷＦでは、最大量の熱エネルギーは、熱交換器２５、１１、１５及び流動層過熱器２において蒸気タービン３に供給される蒸気に移動される。発電所のこの最大定格負荷ＷＦでは、蒸気タービン３に流入する過熱蒸気の温度Ｔはその最大値ＴＦであり、これは発電所の最大負荷ＷＦで得られる蒸気の最大温度であり得る。
【００８０】
蒸気タービンに入る蒸気の最大温度ＴＦは、炉１０内で燃焼される最大量の燃料で原理的に得られるよりも低くなるように構成され得る。この構成は、例えば、先に説明したように、蒸気を制御可能に温度調整することによって及び／又は流動層過熱器２を介して移動する外部循環中の流動層材料の比率を調整することによってもたらされ得る。
【００８１】
このような構成では、図１０ａに示されるように、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔは、発電所のしきい値負荷ＷＴＨと最大負荷ＴＦとの間の負荷範囲に亘って最大温度ＴＦに維持され得る。
【００８２】
さらに図１０ａを参照すると、発電所のしきい値負荷ＷＴＨより下では、蒸気タービン３に流入する過熱蒸気の温度Ｔは、最大温度ＴＦから低下する。典型的に、過熱蒸気の圧力は一定に保たれるが、図１０ａに示されるように、蒸気タービン３に入る過熱蒸気の質量流量ｍ’は、典型的に、熱交換器２５、１１、１５及び流動層過熱器２において蒸気に移動されるエネルギーの関数として減少する。
【００８３】
その結果、発電所の負荷Ｗがしきい値負荷ＷＴＨを下回ると、開示される解決策が採用されない限り、発電所で発電される効率が望ましくないように低下する。
【００８４】
特に流動層過熱器２に関して、その後蒸気タービン３に供給される、蒸気に移動可能な熱エネルギーの量は、ループシール熱交換器チャンバ内の１つ又は複数の流動化率を調整すること（例えば、流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気への熱エネルギーの移動を増大させるために、流動層材料の循環速度を増大させる等）によってさらに影響を受けることがある。そのような影響は、例えば、プレナム１０６ａ〜ｆを介して対応するノズル１１０へのガス噴射速度を調整することによってもたらされ得る。ライン５０を介して炉１０への流動化ガスの供給は、同じ端部に向かって同様に使用することができる。
【００８５】
しかしながら、このような１つ又は複数の流動化率の調整は、発電所の負荷Ｗがさらに減少するときに、流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気への熱エネルギー移動量を維持することができない場合がある。
【００８６】
加えて、発電所の低い負荷Ｗは、発電所の排出量を増大させる可能性があり、それらの排出量は、超えてはならない規制された上限を有し得る。換言すれば、発電所の負荷Ｗに対して課せられる排出物の最低限度があり、それを超えると負荷Ｗが低減されない可能性がある。炉１０への燃料の供給の減少に完全に対応して、設計及び操作上の制約のために、特に炉１０への流動化ガスの供給が減少しない場合があるため、このような排出量上限に達する可能性がある。
【００８７】
さらに図１０ａを参照すると、発電所の負荷Ｗがしきい値負荷ＷＴＨから低くなると、その負荷Ｗは、実行可能な最小負荷ＷＭＶに達する可能性があり、それを下回ると発電所が実行可能に運転されない可能性がある。そのような実行可能な最小負荷ＷＭＶは、例えば、上記の排出量上限によって決定され、及び／又はその温度Ｔ等の許容可能な蒸気品質の最小基準によって決定され得る。発電所の実行不可能な動作ＷＵの負荷範囲は、負荷Ｗが実行可能な最小負荷ＷＭＶを下回る負荷範囲である。次に、発電所の実行可能な動作ＷＶの範囲は、実行可能な最小負荷ＷＭＶ以上の負荷Ｗの負荷範囲である。
【００８８】
実行可能な最小負荷ＷＭＶでは、流動層材料の外部循環が殆どないか、又は流動層材料の外部循環が停止している可能性がある。
【００８９】
解決策によれば、図１０ｂを参照すると、流動層過熱器２内の蒸気に移動可能な流動層材料中の熱エネルギーの量は、炉１０の外部で流動層材料をさらに加熱することによって増大させることができる。このように、解決策によれば、発電所の負荷Ｗの減少に起因する流動層材料中の熱エネルギー量の減少は、炉１０の外部で流動層材料をさらに加熱することによって補償することができる。
【００９０】
こうして、開示される解決策により、蒸気タービン３に供給される蒸気の温度Ｔは、発電所がそのしきい値負荷ＷＴＨ未満の負荷Ｗで運転されている場合でも、十分に高く、好ましくは最大温度ＴＦに維持され得る。その結果、発電効率は、発電所がその最大定格負荷ＷＦ未満の負荷Ｗ（しきい値負荷ＷＴＨ未満を含む）で運転されている状況下で、開示される解決策によって増大することができる。
【００９１】
一例によれば、図２に示されるように、炉１０の外部の流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスを燃料源６からライン４２を介してループシール熱交換器チャンバ１内に選択的に噴射することによってもたらされ得、ここで、可燃性ガスは、高温の流動層材料と接触するときに燃焼する。その結果、熱エネルギーが、ループシール熱交換器チャンバ１内の流動層材料に放出される。その結果、流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動される熱エネルギーが増大し得る。
【００９２】
そのような場合、そして一般的に、流動層材料と接触するときの可燃性ガスの燃焼は、流動層材料が可燃性ガスを点火するのに十分に熱いことを必要とする。この点火の最低温度は、使用されるガスによって異なる。典型的には、可燃性ガスに点火するために流動層材料に必要なそのような最低温度は、７００〜７５０℃、又は７５０〜８００℃、又は８００〜８５０℃の範囲であり得る。同じ原則が、必要な変更を加えて、以下で説明する他の例にも適用される。
【００９３】
そのような場合、そして一般的に、流動層材料と接触するときの可燃性ガスの燃焼は、噴射の位置又はその直ぐ近くで燃焼に利用可能な酸素があることを必要とする。この酸素は、図２に示される例においてライン５４を介して供給されるように、流動化ガスと共に供給され得る。同じ原則が、必要な変更を加えて、以下に記載される他の例に適用される。
【００９４】
さらに図２に示される例を参照すると、可燃性ガスのループシール熱交換室１内へのこのような選択可能な噴射により、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔは、流動層材料の外部循環が減少した、又は停止した、及び／又は発電所のしきい値負荷ＷＴＨを下回った状況下でも、十分に高く、好ましくはその最大温度ＴＦに維持され得る。
【００９５】
可燃性ガスのループシール熱交換器チャンバ１内へのそのような選択可能な噴射は、少なくとも２つの方法で行うことができる。
【００９６】
第１に、図５ｂに示されるように、可燃性ガスは、燃料源６からライン４２を介して選択的に噴射され、ガスノズル１１１は、例えば供給アップレッグ１０２セクションの床において、ループシール熱交換器チャンバ１の供給アップレグ１０２セクションに設置される。その結果、流動層材料が流動層過熱器２を収容する過熱器チャンバ１０４に入る前に、流動層材料には、供給アップレッグ１０２において追加の加熱が与えられ得る。
【００９７】
第２に、図５ｃに示されるように、可燃性ガスは、燃料源６からライン４２を介して選択的に噴射され、ガスノズル１１１は、例えば過熱器チャンバ１０４の床において、ループシール熱交換器チャンバ１の過熱器チャンバ１０４セクションに設置される。その結果、流動層材料には、流動層過熱器２を収容する過熱室１０４内に滞留している間に、追加の加熱が与えられ得る。
【００９８】
上述の２つの例では、図５ａ〜図５ｃに示されるように、ループシール熱交換器チャンバ１には、再循環チャネル１０７を設けることができる。そのような再循環チャネル１０７は、供給アップレッグ１０２セクションと過熱器チャンバ１０４セクションとの間の壁の開口部又は他のそのような導管であってよい。このような再循環チャネル１０７は、特に流動層材料の外部循環が大幅に減少又は停止した状況下で、ループシール熱交換チャンバ１内の流動層材料の循環を可能にするために設けられ得る。
【００９９】
別の例によれば、図３に示されるように、炉１０の外部の流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスを燃料源６からライン４２を介して燃焼チャンバ１６内に選択的に噴射することによってもたらされ得、ここで、可燃性ガスは、高温の流動層材料と接触するときに燃焼する。燃焼チャンバ１６は、ループシール熱交換器チャンバ１と燃焼チャンバ１６との間のライン５６、５７を介した固体循環が存在するように、ループシール熱交換器チャンバ１に隣接して配置される。ループシール熱交換器チャンバ１と燃焼チャンバ１６との間のそのような流動層材料の循環は、流動化空気又は他の適切な流動化ガス又はガス混合物を、ライン３７を介して燃焼チャンバ１６に噴射することによってもたらされ得る。その結果、ループシール熱交換器チャンバ１と燃焼チャンバ１６との間の流動層材料の循環は、ライン５６及び５７を介して容器を連通させるという原理に従ってもたらされ得る。
【０１００】
これにより、この例によれば、流動層材料を燃焼チャンバ１６内でさらに加熱することができ、その後、追加の熱エネルギーを、ループシール熱交換器チャンバ１において流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動させることができる。
【０１０１】
さらに別の例によれば、図９ａに示されるように、炉１０の外部の流動層材料の追加の加熱は、ガスノズル１１１を用いて、可燃性ガスを燃料源６からライン４２を介して炉１０に隣接する熱交換器チャンバ２００内に選択的に噴射することによってもたらされ得る。このようなガスノズル１１１は、例えば、熱交換器チャンバ２００の床に設置することができる。これにより、可燃性ガスは、高温の流動層材料と接触するときに熱交換器チャンバ２００内で燃焼することができ、これにより、熱エネルギーが、流動層過熱器２を収容する熱交換器チャンバ２００内の流動層材料に放出され得る。その結果、熱交換器チャンバ２００において流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動される熱エネルギー内の圧力は増大し得る。例示を明確にするために、図８は、開示される解決策による可燃性ガスを噴射しない、典型的なそのような構成を示している。
【０１０２】
別の例によれば、図９ｂに示されるように、炉１０の外部の流動層材料の追加の加熱は、ガスノズル１１１を用いて、可燃性ガスを燃料源６からライン４２を介して、ディップレッグ１００と炉１０に隣接する熱交換器チャンバ２００との間のガスロック２０２内に選択的に噴射することによってもたらされ得る。こうして、ガスノズル１１１は、ガスロック２０２に設置され得、それによって、熱エネルギーが、流動層過熱器２を収容する熱交換室２００に向かう途中でガスロック２０２中に存在する及び／又はガスロック２０２を通って移動する流動層材料に放出され得る。その結果、熱交換器チャンバ２００において流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動される熱エネルギーが増大し得る。
【０１０３】
さらに別の例によれば、図１２に示されるように、炉１０の外部の流動層材料の追加の加熱は、過熱器のないループシールチャンバ３００に隣接して配置される熱交換器チャンバ３２０で実行され得る。このような設定では、流動層過熱器２又は複数の流動層過熱器２を熱交換器チャンバ３２０に配置できる。図１２は、熱交換器チャンバ３２０内に２つの流動層過熱器２を含む特定の例を示しているが、代替的に、熱交換器チャンバ３２０には、１つ、３つ、４つ、又はそれ以上の流動層過熱器２を設けることができる。
【０１０４】
この例によれば、熱交換器チャンバ３２０は、ディップレッグ３０７でループシールチャンバ３００に接続することができ、ディップレッグ３０７を介して、流動層材料がループシールチャンバ３００から熱交換器チャンバ３２０に移動することができる。バルブ３１０又は同様の構成によりそのような移動を制御することができ、それによってループシールチャンバ３００から供給アップレッグ３０３を介してディップレッグ３０７への流動層材料の供給が、体積において制御され、及び／又は選択的に完全に遮断され得る。
【０１０５】
この例によれば、熱交換器チャンバ３２０は、流動層材料がディップレッグ３０７から到達する入口チャンバ３０８と、流動層過熱器２を収容する１つ又は複数の過熱器チャンバ３０４ａ、ｂとに分割することができる。この例によれば、流動層材料の追加の加熱は、入口チャンバ３０８及び／又は１つ又は複数の過熱器チャンバ３０４ａ、ｂに設置されたノズル１１１で可燃性ガスを噴射することによって実行することができる。その結果、過熱器チャンバ３０４ａ、ｂにおいて流動層材料から流動層過熱器２内の蒸気に移動される熱エネルギーが増大し得る。
【０１０６】
この例によれば、流動層材料は、再利用するために、ループシールチャンバ３００からバイパスレッグ３０５を介して、続いてループシール出口３６１を介して、及び熱交換器チャンバ３００から熱交換器チャンバ出口３６２を介して炉１０に輸送され得る。図１２に矢印で示される流動層材料の流動化した流れは、流動化ガスをループシールチャンバ３００においてプレナム３０６ａ〜ｃを介してノズル１１０内に、そして必要な変更を加えて、交換器チャンバ３２０においてプレナム３０６ｄ〜ｆを介してノズル１１０内に噴射することにより、制御され得る。
【０１０７】
追加の可能性として、炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱するために選択的に噴射される可燃性ガスは、ガス化装置４で生成してもよい。図６及び７は、例によるこのガス化装置４を示す。
【０１０８】
図６に示される例によれば、ループシール熱交換器チャンバ１内で燃焼させるために噴射される可燃性ガスは、ガス化装置４でのガス化により生成された生成ガスであり得る。そのような場合に、燃料供給源６は、最終燃料、すなわち生成ガス、つまり可燃性ガスにガス化される初期燃料を含み得る。ガス化されるそのような初期燃料は、例えば、バイオマス及び／又は廃棄物を含み得る。図６に示されるように、初期燃料は、燃料源６からライン３９を介してガス化装置４に輸送され得る。最終燃料は、ガス化装置４から１つ又は複数のライン４０、４１、４２を介してループシール熱交換器チャンバ１に輸送され得る。
【０１０９】
ガス化装置４は、流動層タイプ等の既知のタイプのものであってもよい。ガス化のために、空気又は他の適切なガス又はガス混合物が、ライン３８又は複数のそのようなラインを介してガス化装置４に供給され得る。ガス化残留物は、ガス化装置からライン３６又は複数のそのようなラインを介して排出され得る。
【０１１０】
可燃性ガスがガス化装置４で生成された生成ガスである場合に、ライン４０、４１、４２を含む生成ガス輸送経路は、生成ガスを冷却するための冷却器５、及び／又は生成ガスが可燃性ガスとしてループシール熱交換器チャンバ１内に供給される前に、望ましくない物質を生成ガスから取り除くためのフィルタ７をさらに含み得る。冷却器及びフィルタの種類及び使用法は業界でよく知られており、そのような知識は冷却器５及びフィルタ７に容易に当てはまる。
【０１１１】
冷却器５がそのように使用される場合に、図６に示されるように、熱エネルギーは、冷却器５からライン３２と４８との間に設置された熱交換器８に輸送され得、そこで熱エネルギーはライン３２及び４８内の水又は蒸気に放出される。冷却器５から熱交換器８へのそのような熱移動は、冷却器５と熱交換器８との間のライン５２及び５３において適切な熱伝達媒体を循環させることによりもたらされ得る。
【０１１２】
可燃性ガスがガス化装置４で生成された生成ガスである場合に、生成ガスは、ライン４７を介して炉１０にさらに輸送され、燃料として、例えば補助燃料として、及び／又は主燃料として、及び／又はボイラー１０のみのための燃料として使用され得る。
【０１１３】
本発明に従って選択的に噴射される可燃性ガスとしての生成ガスの生成及び使用に関する前述の説明は、必要な変更を加えて、炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱するために可燃性ガスが選択的に噴射される異なる例に適用される。こうして、生成ガスは、可燃性ガスとして、例えば、図６に示されるループシール熱交換器チャンバ１内に、図７に示される燃焼チャンバ１６内に、又は図９に示される炉１０に隣接する熱交換チャンバ２００内に、又は図１２に示されるループシールチャンバ３００に隣接する熱交換器チャンバ３２０内に選択的に噴射され得る。
【０１１４】
炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱するための可燃性ガスの選択可能な噴射は、制御ユニット２３によって行われ得る。
【０１１５】
制御ユニット２３は、例えば蒸気品質測定値を入力データとして使用することにより、可燃性ガスのそのような選択可能な噴射をもたらすことができる。入力データは、例えば蒸気タービン３のライン３１の末端で測定された、例えば蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔを含み得る。
【０１１６】
別の例として、制御ユニット２３は、発電所の負荷Ｗを入力データとして使用することにより、可燃性ガスのそのような選択可能な噴射をもたらすことができる。上記で説明したように、発電所の負荷Ｗは、単位時間あたりの発電機９により発電された量から、及び／又は単位時間内の発電所の熱消費から、及び／又は燃焼した燃料の量から、及び／又は炉１０に供給される量から推定することができる。
【０１１７】
この目的に向けて、図１０ｂを参照すると、発電所にトリガー負荷ＷＴＲがあり得る。トリガー負荷ＷＴＲを使用して、炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱するために可燃性ガスの噴射の開始をトリガーすることができる。例えば、発電所の負荷Ｗがトリガー負荷ＷＴＲ未満、つまりトリガー負荷ＷＴＲを下回ると、可燃性ガスの噴射を開始することができる。あるいはまた、別の例として、負荷Ｗがトリガー負荷ＷＴＲ以下であるときに、可燃性ガスの噴射を開始することができる。
【０１１８】
トリガー負荷ＷＴＲは、例えば、発電所のしきい値負荷ＷＴＨと一致するように設定してもよい。別の例として、図１０ｂに示されるように、トリガー負荷ＷＴＲをしきい値負荷ＷＴＨより上に設定することができる。トリガー負荷ＷＴＲは、実行可能な最小定格負荷ＷＭＶより大きく、発電所の最大定格負荷ＷＦより小さい。
【０１１９】
後者の例によれば、トリガー負荷ＷＴＲは、可燃性ガスの噴射が開始されたときに、例えば、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔが（発電所の負荷Ｗがしきい値負荷ＷＴＨを超えた状態で）水の噴霧による蒸気の温度調整に等により低下するのを防止する手段が、完全に使用されないように設定することができる。
【０１２０】
例えば、可燃性ガスの噴射は、温度調整の最大水噴霧量の１％又は５％又は１０％又は１５％が使用されているときに開始してもよい。換言すれば、発電所のトリガー負荷ＷＴＲは、最大水噴霧量の１％又は５％又は１０％又は１５％がその最大温度ＴＦで蒸気タービン３に入る蒸気を維持するために使用されるような負荷Ｗに設定することができる。このような設定により、可燃性ガスの噴射中に温度調整手段を使用して、炉１０の外部の流動層材料をさらに加熱して、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔを制御（微調整等）することができる。例えば、そのような制御は、可燃性ガスの噴射中に、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔをその最大温度ＴＦに又はその近くに維持することができる。
【０１２１】
別の例として、トリガー負荷ＷＴＲは、発電所の最大負荷ＷＦのパーセンテージ（例えば、発電所の最大負荷ＷＦの６０％又は５５％又は５０％又は４５％又は４０％又は３５％又は３０％又は２５％）等の特定のレベルの負荷Ｗに設定してもよい。トリガー負荷ＷＴＲに対するそのような特定のレベルの負荷Ｗは、流動層材料が炉１０の外部でさらに加熱されない限り、蒸気タービンに入る蒸気の温度Ｔがその最大温度ＴＦから低下するような負荷Ｗであり得る。
【０１２２】
発電所の負荷Ｗがトリガー負荷ＷＴＲ、又は別の設定されたトリガー解除負荷Ｗ（具体的には示していない）を超えて上昇すると、可燃性ガスの噴射を中止することができる。さらに、発電所の負荷Ｗがその実行可能な最小定格負荷ＷＭＶを下回ると、可燃性ガスの噴射を中止することができる。
【０１２３】
あるいはまた、例えば制御ユニット２３により、蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔが特定の量だけ、例えば最大温度ＴＦより１℃又は５℃又は１０℃又は１５℃又は２０℃だけ低下したことが観察されると、可燃性ガスの噴射を開始することができる。換言すれば、上で説明したことに対応して、可燃性ガスの噴射を開始するためのトリガーとして使用され得る警報温度ＴＡが存在し得る。
【０１２４】
あるいはまた、又はさらに、流動層材料の温度は、例えば、制御ユニット２３の制御信号として同様に役立ち得る。そのような場合に、流動層材料の温度は、可燃性ガスが、例えば、ループシール熱交換器チャンバ１の供給アップレッグ１０２及び／又は過熱器チャンバ１０４に、及び／又はボイラー１０に隣接する燃焼チャンバ１６及び／又は熱交換器チャンバ２００に、及び／又は熱交換器チャンバ３２０の過熱器チャンバ３０４ａ、ｂ及び／又は熱交換器チャンバ３２０の入口チャンバ３０８に選択的に噴射される場所で又はその近くで測定され得る。次に、示された方法で測定された流動層材料の温度は、例えば、制御ユニット２３による制御動作のためのトリガーとして使用され得る。このような制御動作は、例えば、燃焼位置の流動層材料の温度が可燃性ガスの適切な燃焼にとって低過ぎる場合に、可燃性ガスの選択可能な供給を中止することを含み得、これは、図１０ｂ〜図１０ｄに示されるように、発電所の実行可能な最小定格負荷ＷＭＶに到達することを意味し得る。
【０１２５】
上記で提供された例に関して、及び一般的に開示される解決策に関して、ガスノズル１１１には、有利には、実行可能な動作ＷＶの負荷範囲に亘って、又は実行可能な動作ＷＶと実行不可能な動作ＷＵとを組み合わせた負荷範囲に亘って等、発電所の全運転負荷Ｗ範囲に亘ってガス流が供給され得る。そうすることにより、ガスノズルが流動層材料によって詰まるのを防ぐことができる。例えば、発電所がトリガー負荷ＷＴＲ未満の負荷で運転されているときに、ガスノズル１１１には、可燃性ガスの流れが供給され、発電所がトリガー負荷ＷＴＲ以上の負荷で運転されているときに（不燃性ガスの供給は具体的に示していない）、空気等の不燃性ガスの流れが供給され得る。
【０１２６】
追加の可能性（具体的には示していない）として、流動層材料の追加の加熱中にガスノズル１１１で噴射されるガスは、可燃性ガスと酸素含有空気等の酸化ガスとの混合物であり得る。可燃性ガスの燃焼に必要な酸化ガスが、少なくともある程度、可燃性ガスと共に供給され得るので、そのような構成は、噴射の位置における酸化ガスの事前存在の必要性を低減又は排除するという利点を有し得る。
【０１２７】
図２〜図３及び図６〜図７を再び参照すると、蒸気タービン３に輸送された蒸気が蒸気タービン３で利用された後に、その蒸気（すなわち、その温度及び圧力に応じて気体又は液体状態の水）は、１つ又は複数のライン３４、３５、３３、３２、４８を含む経路を介して炉１０に戻すことができる。
【０１２８】
図２に示されるように、例えば、この経路は、蒸気から熱を回収し、且つその熱を熱消費プロセス２２に移動させるための凝縮器１４をさらに含み得る。凝縮器１４は、単一の凝縮器装置を含んでもよく、又は複数の個々の凝縮器装置を含んでもよい。凝縮器の種類及び使用法は業界でよく知られており、そのような知識は凝縮器１４に容易に当てはまる。凝縮器１４は、ライン４５、４６を用いて熱消費プロセス２２に接続でき、そこで、水等の熱伝達媒体は、凝縮器１４と熱消費プロセス２２との間を循環することができる。
【０１２９】
加えて、又は代替として、逆輸送経路は、ボイラー１２と蒸気タービン３との間の水等の循環物質の循環をもたらすための１つ又は複数のポンプ２０を含み得る。
【０１３０】
有利には、図１０ｂ〜図１０ｄを参照すると、解決策に従って噴射される可燃性ガスの量は、発電所がトリガー負荷ＷＴＲ未満の負荷Ｗで運転されるときに、可燃性ガスのエネルギー量が、燃焼すると、流動層過熱器２から発生する蒸気をさらに過熱して、少なくとも蒸気タービン３に入る蒸気の実行可能な最低温度ＴＶが満たされ、好ましくは蒸気タービン３に入る蒸気の温度Ｔがその最大温度ＴＦに又はその非常に近くに維持されるように選択される。噴射された可燃性ガスの量の制御は、例えば、制御ユニット２３によって実行され得、ここで、例えば、噴射されるガスの単位体積あたりの既知のエネルギー量に基づいて、発電所の異なる負荷Ｗに関する事前にプログラムされた噴射量マップが存在し得る。
【０１３１】
開示される解決策は、上で提示した例及び実施形態に限定されない。さらに、これらの例及び実施形態は、限定としてみなすべきではなく、それら例及び実施形態は、所望の結果を与えるために様々な組合せで使用され得る。より具体的には、開示される解決策は、添付の特許請求の範囲によって規定される。
【図１】
2021501866.tif 000003
【図２】
2021501866.tif 000004
【図３】
2021501866.tif 000005
【図４ａ】
2021501866.tif 000006
【図４ｂ】
2021501866.tif 000007
【図４ｃ】
2021501866.tif 000008
【図５ａ】
2021501866.tif 000009
【図５ｂ】
2021501866.tif 000010
【図５ｃ】
2021501866.tif 000011
【図６】
2021501866.tif 000012
【図７】
2021501866.tif 000013
【図８】
2021501866.tif 000014
【図９ａ】
2021501866.tif 000015
【図９ｂ】
2021501866.tif 000016
【図１０ａ】
2021501866.tif 000017
【図１０ｂ】
2021501866.tif 000018
【図１１ａ】
2021501866.tif 000019
【図１１ｂ】
2021501866.tif 000020
【図１２】
2021501866.tif 000021
【図１３】
2021501866.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月24日(2019.10.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン発電所の蒸気タービン（３）に供給される蒸気の温度（Ｔ）を維持する方法であって、前記発電所は、循環型流動層ボイラー（１２）をさらに有しており、
該循環型流動層ボイラーは、
炉（１０）と、
熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより、前記蒸気タービン（３）に供給される前記蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器（２）と、を含み、
当該方法は、
前記発電所のトリガー負荷（ＷＴＲ）を選択するステップであって、該トリガー負荷（ＷＴＲ）は、前記発電所の最大定格負荷（ＷＦ）よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷（ＷＭＶ）よりも大きい、選択するステップと、
前記発電所の負荷（Ｗ）を決定するステップと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）以上の場合に、前記蒸気タービン（３）に入る過熱蒸気の前記温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くになるように、前記流動層過熱器（２）で蒸気を過熱するステップと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）を下回っている場合に、前記炉（１０）の外部の前記流動層材料に可燃性ガスを噴射するステップであって、前記可燃性ガスは、該可燃性ガスが、前記可燃性ガスを点火するのに必要な最小温度以上の温度を有する前記流動層材料に接触したときに、前記流動層材料によって点火される、噴射するステップと、
前記流動層過熱器（２）で蒸気を過熱するステップと、
前記蒸気タービン（３）に入る過熱蒸気の前記温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くになるように、前記炉（１０）の外部の前記流動層材料をさらに加熱するステップであって、前記流動層材料の追加の加熱は、噴射された前記可燃性ガスの燃焼によってもたらされる、さらに加熱するステップと、
前記過熱蒸気を前記流動層過熱器（２）から前記蒸気タービン（３）に輸送するステップと、を含む、
方法。
【請求項２】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器（２）で又はその前で、且つ前記流動層材料が前記炉（１０）を出た後に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料の外部循環に関して、前記流動層過熱器（２）で又はその前であるが、前記流動層材料をループシール熱交換器チャンバ（１）に入れる入口より前ではないところで行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）で行われる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記可燃性ガスは、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）内のガス噴射ノズル（１１１）によって前記流動層材料に噴射される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記流動層材料の追加の加熱は、燃焼チャンバ（１６）で行われ、該燃焼チャンバ（１６）は、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）と前記燃焼チャンバ（１６）との間に前記流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ（１）に隣接して配置される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記可燃性ガスは、前記燃焼チャンバ（１６）内のガス噴射ノズル（１１１）によって前記流動層材料に噴射される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層過熱器（２）を収容し、且つ前記炉（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）で行われ、前記可燃性ガスは、前記熱交換器チャンバ（２００）内のガス噴射ノズル（１１１）によって前記流動層材料に噴射される、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記流動層材料の追加の加熱は、ディップレッグ（１００）と熱交換器チャンバ（２００）との間に配置されるガスロック（２０２）で行われ、前記熱交換器チャンバ（２００）は、前記流動層過熱器（２）を収容し、且つ前記炉（１０）に隣接して配置される、請求項２に記載の方法。
【請求項１０】
前記可燃性ガスは、前記ガスロック（２０２）内のガス噴射ノズル（１１１）によって前記流動層材料に噴射される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記流動層材料の追加の加熱は、少なくとも１つの過熱器（２）を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ（３００）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（３２０）で行われる、請求項２に記載の方法。
【請求項１２】
前記可燃性ガスは、前記熱交換器チャンバ（３２０）内のガス噴射ノズル（１１１）によって前記流動層材料に噴射される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記可燃性ガスの燃焼は、前記流動層材料の流動化をもたらすために必要な流動化ガスに酸素を供給することによりもたらされる、請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記流動層材料の追加の加熱は、可燃性ガスを前記流動層材料内に又はその近傍でバーナーにより燃焼させることによってもたらされる、請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記バーナーは、前記可燃性ガスを、ループシール熱交換器チャンバ（１）内で、又は燃焼チャンバ（１６）内で、又は熱交換器チャンバ（２００）内で、又はガスロック（２０２）内で、又は熱交換器チャンバ（３２０）内で燃焼させるように適合される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
当該方法は、ガス化装置（４）を用いたガス化によって生成ガスを生成するステップと、前記生成ガスを前記可燃性ガスとして使用するステップをさらに含む、請求項１乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
システムであって、当該システムは、
蒸気タービン（３）と、
炉（１０）と、熱エネルギーを流動層材料から蒸気に移動させることにより前記蒸気タービン（３）に供給される蒸気を過熱するように適合された流動層過熱器（２）とを含む循環型流動層ボイラー（１２）と、を有しており、
当該システムは、制御ユニット（２３）をさらに有しており、
該制御ユニット（２３）は、
当該システムを構成する発電所のトリガー負荷（ＷＴＲ）の設定値を受信することであって、前記トリガー負荷（ＷＴＲ）は、前記発電所の最大定格負荷（ＷＦ）よりも小さく、前記発電所の実行可能な最小定格負荷（ＷＭＶ）より大きい、受信することと、
前記発電所の負荷（Ｗ）を決定することと、
前記発電所の前記負荷（Ｗ）が前記トリガー負荷（ＷＴＲ）を下回っている場合に、前記蒸気タービン（３）に入る蒸気の温度（Ｔ）がその最大温度（ＴＦ）に又はその近くに維持されるように、可燃性ガスの前記炉（１０）の外部の前記流動層材料への噴射を制御することと、を行うように適合され、
前記流動層材料の追加の加熱は、前記流動層材料に噴射される前記可燃性ガスの燃焼によってもたらされ、前記可燃性ガスは、該可燃性ガスが、前記可燃性ガスを点火するのに必要な最小温度以上の温度を有する前記流動層材料に接触したときに、前記流動層材料によって点火される、
システム。
【請求項１８】
当該システムは、ループシール熱交換器チャンバ（１）をさらに含み、該ループシール熱交換器チャンバ（１）には、前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合されたガス噴射ノズル（１１１）が設けられる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
当該システムは、
ループシール熱交換器チャンバ（１）と燃焼チャンバ（１６）との間で流動層材料の循環が存在するように前記ループシール熱交換器チャンバ（１）に隣接して配置された燃焼チャンバ（１６）と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記燃焼チャンバ（１６）内のガス噴射ノズル（１１１）と、をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
当該システムは、
前記流動層過熱器（２）を収容し、且つボイラー（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ（２００）内のガス噴射ノズル（１１１）と、をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
当該システムは、
前記流動層過熱器（２）を収容し、且つボイラー（１０）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（２００）と、
ディップレッグ（１００）と前記熱交換器チャンバ（２００）との間にあるガスロック（２０２）と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記ガスロック（２０２）内のガス噴射ノズル（１１１）と、をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２２】
当該システムは、
少なくとも１つの過熱器（２）を収容し、且つ過熱器のないループシールチャンバ（３００）に隣接して配置される熱交換器チャンバ（３２０）と、
前記可燃性ガスを前記流動層材料に噴射するように適合された前記熱交換器チャンバ（３２０）内のガス噴射ノズル（１１１）と、をさらに含む。請求項１７に記載のシステム。
【請求項２３】
当該システムは、前記流動層材料内又はその近傍の１つ又は複数のバーナーをさらに含み、該バーナーは、前記可燃性ガスを、ループシール熱交換器チャンバ（１）内で、又は燃焼チャンバ（１６）内で、又は熱交換器チャンバ（２００）内で、又はガスロック（２０２）内で、又は熱交換器チャンバ（３２０）内で燃焼させるように適合される、請求項１７乃至２２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項２４】
当該システムは、
前記前記流動層材料内又はその近傍の１つ又は複数のバーナーであって、可燃性ガスを前記ループシール熱交換器チャンバ（１）内で燃焼させるように適合される１つ又は複数のバーナーと、
プレナム（１０６ｅ〜ｆ）に設置され、空気又は不燃性ガスを供給するように適合されたたノズル（１１０）であって、前記ループシール熱交換器チャンバ（１）内の前記流動層材料の循環が調整可能である、ノズル（１１０）と、をさらに含む、
請求項１８に記載のシステム。
【請求項２５】
当該システムは、
生成ガスを生成するように適合されたガス化装置（４）と、
前記生成ガスを前記ガス化装置（４）から噴射するためのガス噴射ノズル（１１１）に、及び／又は前記可燃性ガスとして燃焼するための１つ又は複数のバーナーに輸送するように適合されたライン（４０、４１、４２）と、をさらに含む、請求項１８乃至２４のいずれか一項に記載のシステム。
【国際調査報告】
2021501866.tif 000023
2021501866.tif 000024