(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動層ボイラ（１０）であって、
−  中で燃料及び燃焼ガスを燃焼させ、煙道ガス及び粒子のストリームを生成するための、側壁により水平方向に囲い込まれた長方形炉（１２）であって、前記側壁が、第１の短手側壁及び第２の短手側壁（１４、１４’）ならびに第１の長手側壁及び第２の長手側壁（１６、１６’）を含み、前記第１の長手側壁及び前記第２の長手側壁の共通の幅が、前記第１の短手側壁及び前記第２の短手側壁の共通の幅より大きい、長方形炉（１２）と、
−  前記第１の長手側壁及び前記第２の長手側壁（１６、１６’）のそれぞれの側に配置された複数の粒子分離器（１８、１８’）であって、前記複数の粒子分離器の入口が、前記炉から排出された前記煙道ガス及び粒子のストリームから粒子を分離するために、前記近接する長手側壁（１６、１６’）の上部に接続され、前記粒子分離器のそれぞれが、前記粒子分離器から浄化された煙道ガスを排出するための垂直ガス出口管（２８、２８’）を含む、複数の粒子分離器（１８、１８’）と、
−  前記炉の前記第２の短手側壁（１４’）の側に配置された後部煙道（２０）であって、前記炉の前記第２の短手側壁（１４’）に面する第１の後部煙道壁（３２）を含む後部煙道壁により水平方向に囲い込まれている、後部煙道（２０）と、
−  前記浄化された煙道ガスを前記後部煙道（２０）に伝導するための、前記粒子分離器の前記垂直ガス出口管（２８、２８’）に直接接続された水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステム（２２）と、を備え、
前記クロスオーバーダクトシステム（２２）が、前記炉（１２）の前記側壁（１４、１４’、１６、１６’）に対して傾斜した、前記粒子分離器（１８、１８’）の前記垂直ガス出口管（２８、２８’）のそれぞれから前記第１の後部煙道壁（３２）内の開口部（３０）へのまっすぐなガス流経路を提供する、循環流動層ボイラ（１０）。
【請求項２】
前記循環流動層ボイラ（１０）が、前記炉を上方から懸垂させるための支持システム（３６）を備え、前記クロスオーバーダクトシステム（２２）が、前記支持システム上に配置されている、請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項３】
前記クロスオーバーダクトシステム（２２）が、前記支持システム（３６）により下方から支持されている、請求項２に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項４】
前記クロスオーバーダクトシステム（２２）が、前記炉の前記側壁に対して傾斜した、前記炉の前記第１の長手側壁（１６）の前記側に配置された前記粒子分離器（１８）の前記ガス出口管（２８）のそれぞれから前記第１の後部煙道壁（３２）内の第１の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する第１のダクト構造体（５０）と、前記炉の前記側壁に対して傾斜した、前記炉の前記第２の長手側壁（１６’）の前記側に配置された前記粒子分離器（１８’）の前記ガス出口管（２８’）のそれぞれから前記第１の後部煙道壁（３２）内の第２の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する第２のダクト構造体（５０’）と、を含む、請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項５】
前記第１のダクト構造体及び前記第２のダクト構造体（５０、５０’）のそれぞれが、仕切壁なしに構築されている、請求項４に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項６】
前記第１のダクト構造体（５０）が、前記炉の前記側壁に対して傾斜した、前記炉の前記第１の長手側壁（１６）の前記側に配置された前記粒子分離器（１８）の前記ガス出口管（２８）のそれぞれから前記第１の後部煙道壁（３２）内の前記第１の開口部への、第１のまっすぐなガス流経路を提供し、前記第２のダクト構造体（５０’）が、前記炉の前記側壁に対して傾斜した、前記炉の前記第２の長手側壁（１６’）の前記側に配置された前記粒子分離器（１８’）の前記ガス出口管（２８’）のそれぞれから前記第１の後部煙道壁（３２）内の前記第２の開口部への、第２のまっすぐなガス流経路を提供する、請求項４に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項７】
前記第１のガス流方向及び前記第２のガス流経路が、前記炉の前記側壁に対して鏡対称に傾斜した、請求項６に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項８】
前記ダクトシステム（５０、５０’）のそれぞれが、前記煙道ガスから水または蒸気に熱を伝達するための水管または蒸気管を含む、請求項４に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項９】
前記ダクトシステム（５０、５０’）が、まっすぐな水管パネルから作製されている、請求項８に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１０】
前記第１のダクト構造体及び前記第２のダクト構造体のそれぞれが、一定の高さ（５８）を有する、請求項６に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１１】
前記第１のダクト構造体及び前記第２のダクト構造体（５０、５０’）のそれぞれが、前記それぞれの煙道ガス流経路の方向で段階的に増大する幅（Ｗ）を有する、請求項１０に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１２】
前記第１の後部煙道壁（３２）が、前記炉の前記第２の短手側壁（１４’）に平行であり、前記第１の開口部及び前記第２の開口部が、前記第１のガス流方向及び前記第２のガス流方向（５２、５２’）に対して傾斜した法線を有する平面を形成する、請求項６に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１３】
前記第１の後部煙道壁（３２）が、水平方向に隣接する第１の接続壁部分（６４）及び第２の接続壁部分（６４’）を含み、前記接続壁部分のそれぞれが、中央縁部（６８、６８’）及び最外郭縁部（７０、７０’）を有し、前記第１の接続壁部分及び前記第２の接続壁部分のそれぞれの前記中央縁部が前記それぞれの接続壁部分の前記最外郭縁部よりも前記炉の前記第２の短手側壁に近いように、前記炉の前記第２の短手側壁（１４’）に対して傾斜し、前記第１の開口部及び前記第２の開口部が、それぞれ前記第１の接続壁部分内及び前記第２の接続壁部分内に位置付けられている、請求項６に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１４】
前記第１のダクト構造体及び前記第２のダクト構造体（５０、５０’）のそれぞれが、煙道ガス流を第１の粒子分離器のガス出口管から第２の粒子分離器（１８’）のガス出口管（２８’）の垂直延長部の側に方向付けるための少なくとも１つの流れ案内体（７４）を含み、前記第１の粒子分離器及び前記第２の粒子分離器が、前記第２の粒子分離器が前記第２の粒子分離器よりも前記後部煙道に近いように、後に前記炉の長手側壁の同じ側に配置される、請求項４に記載の循環流動層ボイラ。
【請求項１５】
請求項４〜１４のいずれかに記載の循環流動層ボイラを組み立てるための方法であって、前記第１のダクト構造体及び前記第２のダクト構造体（５０、５０’）のそれぞれを単一の部品として前記ボイラの支持構造体（３６）の横梁（４０、７２）の上方に持ち上げることを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前文による循環流動層（ＣＦＢ）ボイラに関する。よって、本発明は、第１の長手側壁及び第２の長手側壁により、かつ第１の短手側壁及び第２の短手側壁により水平方向に囲い込まれた長方形炉と、第２の短手側壁の側に配置された後部煙道と、第１の長手側壁及び第２の長手側壁のそれぞれの側に配置された複数の粒子分離器であって、粒子分離器のそれぞれが、粒子分離器から浄化された煙道ガスを排出するための垂直ガス出口管を含む、複数の粒子分離器と、浄化された煙道ガスを後部煙道に伝導するための粒子分離器のガス出口管に接続された水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステムと、を備えたＣＦＢボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
煙道ガス及び煙道ガスに巻き込まれた固体粒子のストリームは、一般に、大型ＣＦＢボイラの炉から複数の煙道ガス排出チャネルを通じて並列に配置された粒子分離器、通常はサイクロン分離器へ排出される。粒子分離器において煙道ガスから分離された粒子は、炉に戻される一方、浄化された煙道ガスは、粒子分離器から垂直ガス出口管を通じて排出され、水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステムを介して後部煙道に伝導される。熱エネルギーは、後部煙道において煙道ガスから回収され、冷却された煙道ガスは、後部煙道から異なるガス浄化ステップへ導かれ、最終的に煙突に、または酸素燃料燃焼の場合は二酸化炭素隔離に、導かれる。
【０００３】
ＣＦＢボイラは、通常、長方形の断面を有する炉を有し、長手側壁の幅が、短手側壁の幅よりも明らかに長い。典型的に約３００ＭＷｅ以下の能力を有する小型サイズ及び中型サイズのＣＦＢボイラでは、通常、１〜３台の粒子分離器が存在し、粒子分離器は全て、ボイラの一方の長手側壁上に配置され、後部煙道は、粒子分離器に対して一列に、または粒子分離器の反対側に、配置されている。約３００ＭＷｅ超の能力を有する大型サイズのＣＦＢボイラは、通常、炉の２つの対向する長手側壁のそれぞれ上に一列に配置された複数の粒子分離器を有し、後部煙道は、炉の短手側壁に隣接して配置されている。
【０００４】
大型ＣＦＢボイラの粒子分離器の出口管から後部煙道までのクロスオーバーダクトシステムは、通常、かなり長く、例えば、今日の最大級のＣＦＢボイラでは３０メートル超であり、重量構築物である。したがって、クロスオーバーダクトシステムは、構築物の十分な安定性及び耐久性を達成するために、十分に支持されなければならない。大型ＣＦＢボイラは、通常、頂部支持式であり、すなわち炉、粒子分離器及び後部煙道、ならびにクロスオーバーダクトシステムは、ボイラを取り囲む支持構造体から懸垂している。
【０００５】
炉の両長手側壁上に粒子分離器を有するＣＦＢボイラでは、炉の同じ側壁上に配置された粒子分離器の煙道ガス出口管は、通常、清浄な煙道ガスを後部煙道に伝導する共通クロスオーバーダクトに接続される。当然ながら、このようなボイラは、通常、炉の長手側壁のそれぞれ上に１つずつ対称的に配置された２つの別々のクロスオーバーダクトを備えている。クロスオーバーダクトのそれぞれは、従来、炉の水平断面の長手寸法に平行に配置された主要煙道ガス捕集ダクトと、後部煙道の側壁のうちの１つ以上内の開口部へ煙道ガスを方向付けるための、ガス流屈曲端部部分と、を含む。
【０００６】
従来の大型循環流動層ボイラの主要煙道ガス捕集ダクトのそれぞれは、例えば、３台または４台の分離器から煙道ガスを捕集する。よって、ガス流は、煙道ガスダクトの直径または高さが端部に向かって増大しない限り、特に煙道ガス捕集ダクトの最終部位において、非常に高くなり、かつ潜在的に侵食的になる。しかしながら、このような徐々に拡幅する煙道ガスダクトは、通常、相対的に複雑な構築物である。別の可能性は、主要煙道ガス捕集ダクトが、端部においてさえ十分に低い流速を維持するのに十分に幅広い、一定の断面を有することである。このような構築物は、主要煙道ガス捕集ダクトの重量を増大させ、煙道ガス流の非一定の速度による問題を引き起こすおそれがある。
【０００７】
主要煙道ガス捕集ダクトは、通常、炉の設置面積の外側に、特に粒子分離器の上方に、配置される。その場合、このようなクロスオーバーダクトは、後部煙道の側壁のうちの１つ以上内の開口部を介して煙道ガスストリームを後部煙道に向けるための別個の端部部分を含む。２００７年８月にウィスコンシン州ミルウォーキーにおいてＣｏａｌＧｅｎ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅで発表された論文「Ｍｉｌｅｓｔｏｎｅｓ  ｆｏｒ  ＣＦＢ  ａｎｄ  ＯＴＵ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  −  Ｔｈｅ  ４６０  ＭＷｅ  Ｌａｇｉｓｚａ  Ｄｅｓｉｇｎ  Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｂｏｉｌｅｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔ  Ｕｐｄａｔｅ」は、炉の短手側壁上の後部煙道と、炉の長手側壁に平行な一定の断面を有する煙道ガス捕集ダクトと、炉の短手側壁に面する後部煙道壁内の開口部へ煙道ガスを導くための湾曲した端部部分と、を含むクロスオーバーダクトシステムを有するＣＦＢボイラの一例を示している。
【０００８】
米国特許第７，２４４，４００号は、炉の屋根に配置された、炉の長手側壁に平行な２つの煙道ガス捕集チャネルに接続された粒子分離器の湾曲した出口管を含む代替的な解決策を開示している。煙道ガス捕集チャネルは、炉壁の延長部を利用して構築されることにより、炉に統合されている。
【０００９】
２００３年１０月１３日にポーランドにおいて第４７回Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ａｇｅｎｃｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐ  ｏｎ  Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  ＣＦＢで発表されたＺｌｏｔｎｉｃｋｉの論文「Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｌｓｔｏｍ  Ｐｏｗｅｒ  Ｌａｒｇｅ  ＣＦＢ  ａｎｄ  Ｓｃａｌｅ  ｕｐ  ａｓｐｅｃｔｓ  ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ  ｓｔｅｐｓ  ｔｏ  Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ」は、長手側壁のそれぞれ上に３台の粒子分離器を有する大型ＣＦＢボイラであって、各側の側粒子分離器の出口ダクトが、粒子分離器の上方の真っ直ぐな捕集チャネルと、捕集チャネルの中心を後部煙道に接続する屈曲した煙道ガスダクト部分とを含む複雑なクロスオーバーダクトシステムに接続されている、大型ＣＦＢボイラ、を示している。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の先行技術の解決策の問題を最小化するために、本発明は、請求項１に記載の循環流動層ボイラを提供する。よって、本発明は、循環流動層ボイラであって、中で燃料及び燃焼ガスを燃焼させ、煙道ガス及び粒子のストリームを生成するための、側壁により水平方向に囲い込まれた長方形炉であって、側壁が、第１の短手側壁及び第２の短手側壁ならびに第１の長手側壁及び第２の長手側壁を含み、第１の長手側壁及び第２の長手側壁の共通の幅が、第１の短手側壁及び第２の短手側壁の共通の幅より大きい、長方形炉と、第１の長手側壁及び第２の長手側壁のそれぞれの側に配置された複数の粒子分離器であって、複数の粒子分離器の入口が、炉から排出された煙道ガス及び粒子のストリームから粒子を分離するために、第１の長手側壁及び第２の長手側壁のそれぞれの上部に接続され、粒子分離器のそれぞれが、粒子分離器から浄化された煙道ガスを排出するための垂直ガス出口管を含む、複数の粒子分離器と、粒子分離器から浄化された煙道ガスを排出するための垂直ガス出口管を含む、複数の粒子分離器と、炉の第２の短手側壁の側に配置された後部煙道であって、炉の第２の短手側壁に面する第１の後部煙道壁を含む後部煙道壁により水平方向に囲い込まれた、後部煙道と、浄化された煙道ガスを後部煙道に伝導するための粒子分離器の垂直ガス出口管に直接接続された水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステムと、を備え、クロスオーバーダクトシステムが、炉の側壁に対して傾斜した、粒子分離器の垂直ガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する、循環流動層ボイラ、を提供する。
【００１１】
循環流動層ボイラは、有利には、頂部支持式であり、すなわち、循環流動層ボイラは、炉を上方から懸垂させるための支持システムを備えている。支持システムは、略垂直な柱と、炉の長手側壁及び短手側壁に平行な横梁と、炉などのボイラの異なる部分を横梁から懸垂させるための吊りボルトとを含む。炉の長手側壁上に配置された粒子分離器から炉の短手側壁の側に配置された後部煙道までのガス流経路を提供するために、クロスオーバーダクトシステムは、従来、炉の長手側壁及び短手側壁に平行な部位を含む。この理由は、従来のクロスオーバーダクトシステムは、支持システムの垂直な柱、横梁、及び吊りボルトの略長方形の網目の間の利用可能な空間内に収まらなければならないからである。
【００１２】
本発明によれば、クロスオーバーダクトシステムは、炉の側壁に対して傾斜した、粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する。クロスオーバーダクトシステムがまっすぐなガス流経路を提供するという陳述は、本明細書において、システムが、煙道ガスがまっすぐな流方向、すなわち経路の間に変化しない方向、を有するように流れることを可能にする形状を有することを含意する。ガス流経路またはガス流方向が壁に対して傾斜しているという陳述は、本明細書において、壁が平面状であり、よって壁がそれぞれの位置において明確な法線方向を有することを含意する。よって、ガスの流方向が壁に対して傾斜しているという陳述は、本明細書において、ガスの流方向が壁の法線方向とは異なることを意味する。
【００１３】
本発明によるクロスオーバーダクトシステムは、異なる方向、例えば互いに垂直な方向の部位を含む経路ではなくて、まっすぐなガス流経路を提供するため、本クロスオーバーダクトシステムの重量及びコストは、一般に、従来のクロスオーバーダクトシステムの重量及びコストよりも低い。その上、煙道ガスのための後部煙道への理想的な、まっすぐの経路を提供することにより、本クロスオーバーダクトシステムでは、従来のクロスオーバーダクトシステムよりも、ガスの有害な乱流及びダクトシステムの侵食が発生しにくい。
【００１４】
炉の側壁に対して傾斜した、粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の開口部への理想的なまっすぐなガス流経路を提供するクロスオーバーダクトシステムは、有利には、クロスオーバーダクトシステムをボイラの支持システムの上方に配置することにより可能にされる。したがって、ガス流経路は、支持システムの柱、梁、及び吊りボルトの網目の間に収まる必要がない。したがって、本発明によるクロスオーバーダクトシステムは、頂部支持式ではなく、すなわち、クロスオーバーダクトシステムは、支持システムから懸垂する状態では配置されない。そうではなくて、クロスオーバーダクトシステムは、有利には、支持システム上に配置された摺動支持装置を使用することにより、支持システムにより下方から支持される。異なる熱膨張による問題をなくすために、クロスオーバーダクトシステムは、好ましくは、例えば好適な蛇腹を使用することにより、粒子分離器の垂直出口管及び第１の後部煙道壁に柔軟に接続される。
【００１５】
本発明のある好ましい実施形態によれば、クロスオーバーダクトシステムは、２つの鏡対称に配置された部分を含み、これらの部分のそれぞれは、炉の２つの長手側壁のうちの一方に隣接する粒子分離器の垂直ガス出口管を後部煙道に接続する。よって、クロスオーバーダクトシステムは、炉の側壁に対して傾斜した、炉の第１の長手側壁の側に配置された粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の第１の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する第１のダクト構造体と、炉の側壁に対して傾斜した、炉の第２の長手側壁の側に配置された粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の第２の開口部へのまっすぐなガス流経路を提供する第２のダクト構造体と、を含む。
【００１６】
炉の長手側壁のうちの一方上に配置された異なる粒子分離器の出口管からのガス流経路は、幾分異なる方向を有し得るが、本発明のある好ましい実施形態によれば、それらのガス流経路は全て、単純にガス流方向と呼ぶことができる同じ方向を有する。よって、第１のダクト構造体は、有利には、炉の側壁に対して傾斜した、炉の第１の長手側壁の側に配置された粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の第１の開口部への、第１のガス流方向に平行な第１のまっすぐなガス流経路を提供し、第２のダクト構造体は、有利には、炉の側壁に対して傾斜した、炉の第２の長手側壁の側に配置された粒子分離器のガス出口管のそれぞれから第１の後部煙道壁内の第２の開口部への、第２のガス流方向に平行な第２のまっすぐなガス流経路を提供する。
【００１７】
粒子分離器の垂直出口管は、煙道ガスストリームを上向きに方向付け、その後、煙道ガスストリームは、水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステム内を後部煙道に向かって流れるために、水平方向へと９０度回転しなければならない。本発明の利点は、煙道ガスストリームが、クロスオーバーダクトシステム内を、第１の後部煙道壁内の開口部までの始終、まっすぐな経路に沿って、さらなる屈曲なしに流れることができることである。第１の後部煙道壁は、炉の長手壁のそれぞれに対して略垂直、または少なくともほぼ垂直であり、第１のガス流方向及び第２のガス流方向は、有利には、炉の側壁に対して鏡対称に傾斜している。
【００１８】
本発明のある好ましい実施形態によれば、第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体のそれぞれは、仕切壁のない開放箱として構築されている。ダクト構造体の形状及び構築様式のため、煙道ガスは、第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体のそれぞれ内において、それぞれの粒子分離器から始まる複数の初期ストリームから形成された単一の複合ストリームとして流れる。より具体的には、第１の複合煙道ガスストリームは、第１のダクト構造体内で第１のガス流方向に流れ、第２の複合煙道ガスストリームは、第２のダクト構造体内で第２のガス流方向に流れる。
【００１９】
第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体のそれぞれは、好ましくは、一定の高さにある底壁及び頂壁のため、一定の高さと、粒子分離器のガス出口管の接続点においてそれぞれの煙道ガス流方向に段階的に増大する幅とを有する。増大する断面積のため、煙道ガスの速度は、クロスオーバーダクトの全体にわたって、ほぼ一定にとどまる。このような一定の速度は、過度の乱流のない煙道ガスの円滑な流れ、及びガス流に巻き込まれた粒子により引き起こされる侵食の最小化を可能にする。
【００２０】
クロスオーバーダクトシステムは、好ましくは、冷却される。すなわち、クロスオーバーダクトシステムは、煙道ガスから水または蒸気に熱を伝達するための水管または蒸気管を含む。より具体的には、クロスオーバーダクトシステムは、廉価に製造することができる相対的に単純な形状を有し、有利には、耐久性のある軽量な構築物を達成するために、まっすぐな水管パネルから作製される。好ましくは、冷却されたクロスオーバーダクトシステムは、侵食をさらに最小化するために、耐火層により内部保護される。
【００２１】
第１の後部煙道壁は、有利には、垂直中心線に関して対称であり、第１の入口開口部領域を形成する第１の開口部及び第２の開口部領域を形成する第２の開口部は、第１の後部煙道壁の上方部位において、垂直中心線のそれぞれの側に位置付けられている。本発明のある好ましい実施形態によれば、第１の開口部領域及び第２の開口部領域のそれぞれは、複数の実質的に均一に分布した開口部を含み、第１の入口開口部領域及び第２の入口開口部領域は、第１の後部煙道壁の水平方向幅の大部分にわたって延在する第１の後部煙道壁の一部分を共同で覆う。クロスオーバーダクトシステムの形状及び第１の後部煙道壁内の開口部の分布のため、クロスオーバーダクトシステムは、後部煙道内の煙道ガスの温度及び速度の特に均一な分布を提供する。これにより、クロスオーバーダクトシステムは、後部煙道における特に効率的かつ信頼性ある熱回収を可能にする。
【００２２】
本発明のある好ましい実施形態によれば、第１の後部煙道壁は、平面状であり、炉の第２の短手側壁に平行であり、これにより、第１の開口部領域及び第２の開口部領域は、第１のガス流方向及び第２のガス流方向に対して傾斜した法線方向を有する平面上にある。本発明の別の好ましい実施形態によれば、第１の開口部領域は、第１の平面状壁部分上にあり、第２の開口部領域は、第２の平面状壁部分上にあり、第１の壁部分及び第２の壁部分は、水平方向に互いに隣接しており、異なる法線方向を有する。特に、第１の壁部分及び第２の壁部分のそれぞれは、中央縁部及び最外郭縁部を有し、中央縁部は、最外郭縁部よりも炉の第２の短手側壁に近い。ある好ましい実施形態によれば、第１の壁部分及び第２の壁部分は、共通の中央縁部を有する。第１の壁部分及び第２の壁部分の法線方向は、好ましくは、上記の平面状の第１の後部煙道壁との間でなす角度よりも小さい角度を、それぞれ第１のガス流方向及び第２のガス流方向との間でなす。さらに好ましくは、角度は、ゼロであり、すなわち、第１の壁部分及び第２の壁部分の法線方向は、それぞれ、第１のガス流方向及び第２のガス流方向に平行である。
【００２３】
本発明のある好ましい実施形態によれば、第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体のそれぞれは、第１の粒子分離器から第２の粒子分離器のガス出口管の垂直延長部の側に煙道ガス流を方向付けるための少なくとも１つの流れ案内体を含む。流れ案内体は、有利には、煙道ガスを好適な様式で案内するようにダクト構造体の側壁を形成することにより作製される。流れ案内体は、上流の粒子分離器からの水平方向のガスストリームと、後続の粒子分離器の出口管を通してダクト構造体に入るガスストリームとの間の有害な干渉を最小化する。
【００２４】
別の態様によれば、本発明は、上記の実施形態のうちのいずれかによる循環流動層ボイラを組み立てるための方法を提供し、方法は、第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体のそれぞれを単一の部品として支持構造体の横梁の上方に持ち上げることを含む。
【００２５】
上記の簡単な説明、ならびに本発明のさらなる目的、特徴、及び利点は、現在好ましい、にもかかわらず例示的な、本発明の実施形態の以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照することにより十全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明のある好ましい実施形態による循環流動層ボイラの概略側面図である。
【図２】図１に示される循環流動層ボイラの概略水平断面図である。
【図３】本発明の別の好ましい実施形態による循環流動層ボイラの概略水平断面図である。
【図４】図１に示される循環流動層ボイラの別の概略水平断面図である。
【図５】本発明のある好ましい実施形態による循環流動層ボイラの細部の概略水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、本発明のある好ましい実施形態による循環流動層（ＣＦＢ）ボイラ１０の概略側面図である。ＣＦＢボイラの炉１２は、長方形の断面を有し、第１の短手側壁及び第２の短手側壁１４、１４’ならびに図１では１つだけが見える第１の長手側壁及び第２の長手側壁１６を有する。複数の粒子分離器１８が、炉の長手側壁のそれぞれに接続されている。各長手側壁上の粒子分離器の数は、ここでは３台であるが、数は、例えば、２台または４台であってもよい。粒子分離器は、水平方向に延在するクロスオーバーダクトシステム２２により、炉の第２の短手側壁１４’上に配置された後部煙道２０と流体接続している。以下において、異なる図中の同じ要素には、一般に、同じ参照番号が使用されている。
【００２８】
燃料が炉１２内で燃焼されるとき、高温の煙道ガス及び煙道ガスに巻き込まれた粒子が、例えば図２に示される煙道ガス排出チャネル２４を通して、粒子分離器１８に排出される。粒子分離器１８において煙道ガスから分離された粒子は、戻りダクト２６を介して炉１２の下部に戻される。戻りダクトは、有利には、再生利用される高温粒子から熱を回収するための、図１に示されていない熱交換面を含み得る。
【００２９】
浄化された煙道ガスのストリームは、垂直ガス出口管２８を通してクロスオーバーダクトシステム２２へ伝導され、クロスオーバーダクトシステムを通して後部煙道２０へ伝導される。煙道ガスは、炉の第２の短手側壁１４’に面する第１の後部煙道壁３２内に配置された開口部３０を通して、クロスオーバーダクトシステムから後部煙道へ入る。本発明によれば、クロスオーバーダクトシステム２２は、炉の側壁に対して傾斜した、粒子分離器の垂直ガス出口管２８のそれぞれから第１の後部煙道壁３２内の開口部３０へのまっすぐなガス流経路を提供する形態を有する。
【００３０】
後部煙道は、通常、煙道ガスから熱交換媒体に熱を伝達するための熱交換面３４を含む。図１では、ただ１つの熱交換面が記号で示されているが、実際は、通常、過熱器、再熱器、節約装置、及び空気加熱器などの、いくつかの熱交換面が存在する。
【００３１】
冷却された煙道ガスは、後部煙道から図１に示されていないダスト捕集器及び二酸化硫黄スクラバーなどのガス浄化ステージに、さらに伝導される。浄化された煙道ガスは、最終的に、煙突を通して環境に放出されるか、または、酸素燃料燃焼の場合は、二酸化炭素隔離にさらに伝導される。
【００３２】
図１に示される循環流動層ボイラは、従来の頂部支持式であり、すなわち、この循環流動層ボイラは、少なくとも炉を上方から懸垂させるための垂直な柱３８、横梁４０、及び吊りボルト４２を含む支持システム３６を備えている。後部煙道２０も、従来、頂部支持式であり、図１に示されていない類似の支持システムを含む。クロスオーバーダクトシステム２２は、有利には、炉の支持システム３６よりも高い高さに、少なくとも部分的に炉の支持システムより上方に配置される。これにより、クロスオーバーダクトシステムは、有利には、底部支持式であり、すなわち、クロスオーバーダクトシステムは、支持システム３６により下方から支持される。
【００３３】
粒子分離器、１８、クロスオーバーダクトシステム２２、及び後部煙道２０の異なる熱膨張のため、有利には、好適な蛇腹４４、４６、または他の運動を可能にする構造体が、粒子分離器とクロスオーバーダクトシステムとの間に、及びクロスオーバーダクトシステムと後部煙道との間に、それぞれ存在する。支持システム３６とクロスオーバーダクトシステム２２との間の異なる熱移動のため、クロスオーバーダクトシステムは、有利には、炉の支持システム上に配置された摺動支持装置４８を使用することにより、支持システム上で支持される。
【００３４】
図２は、図１に示される実施形態の水平断面Ａ−Ａを概略的に示す。簡略化のために、支持構築物、図１の特徴３６は、図２に示されていない。図２から分かるように、クロスオーバーダクトシステム２２は、２つの鏡対称に配置された部分５０、５０’を含む。よって、クロスオーバーダクトシステム２２は、炉の第１の長手側壁１６の側に配置された粒子分離器１８のそれぞれの出口管２８から第１の後部煙道壁３２へのまっすぐなガス流経路を提供する第１のダクト構造体５０と、炉の第２の長手側壁１６’の側に配置された粒子分離器１８’のそれぞれの出口管２８’から第１の後部煙道壁３２へのまっすぐなガス流経路を提供する第２のダクト構造体５０’と、を含む。
【００３５】
ダクト構造体５０、５０’は、粒子分離器１８、１８’のそれぞれから第１の後部煙道壁３２内の開口部３０へのまっすぐな、すなわち最短のガス流経路を提供する。粒子分離器は、２つの長手側壁１６、１６’上に配置され、後部煙道は、炉の短手側壁１４’上に配置されているため、まっすぐなガス流経路は、当然ながら、炉の全ての側壁に対して鏡対称に傾斜している。
【００３６】
ダクト構造体５０、５０’のそれぞれは、有利には、仕切壁なしに構築され、したがって、同じ長手側壁１６、１６’上に配置された粒子分離器１８、１８’からの煙道ガスストリームは、複合煙道ガスストリームを形成する。第１のダクト構造体及び第２のダクト構造体５０、５０’内の複合煙道ガスストリームは、それぞれ、炉の側壁に対して鏡対称に傾斜した第１のガス流方向及び第２のガス流方向５２、５２’を有する。煙道ガス流の速度をダクト構造体５０、５０’の全体にわたって実質的に一定の値に保つために、ダクト構造体は、それぞれの煙道ガス流方向において、粒子分離器の出口管２８の位置で段階的に増大する幅Ｗを有する。このような煙道ガスの一定の速度は、過度の乱流のないガスの円滑な流れ、及びガスに巻き込まれたままの微粒子により引き起こされる侵食の最小化を可能にする。
【００３７】
煙道ガスは、ダクト構造体５０、５０’のそれぞれから第１の後部煙道壁３２内の開口部３０を通して後部煙道２０に入る。ダクト構造体５０、５０’のそれぞれからの煙道ガスのための１つの大きな開口部が存在することは可能であるが、有利には、複数の実質的に均一に分布した開口部が、第１の後部煙道壁３２の垂直中心線の反対側に対称的に位置付けられた第１の開口部領域及び第２の開口部領域５４、５４’内に存在する。
【００３８】
ダクト構造体５０、５０’は、有利には、典型的に蒸気を加熱するために使用されるまっすぐな管パネルから作製される。ダクト構造体は、有利には、図１に示されるように、平面状の頂部及び底部、ならびに一定の高さ５８を有する側壁５６を有するように構築される。図２に示される実施形態では、第１の後部煙道壁３２は、平面状であり、炉の第２の短手側壁１４’に平行である。これにより、第１の開口部領域及び第２の開口部領域５４、５４’は、第１のガス流方向及び第２のガス流方向５２、５２’に対して傾斜した法線方向を有する共通の平面上にある。
【００３９】
図３は、第１の後部煙道壁が、完全には平面状でないが、第１の後部煙道壁が、その上部に、炉１２に向かって突出する中心部分６２を有する部位、いわゆる接続部位６０を有する点で図２の水平断面とは異なる、本発明の別の実施形態の水平断面を概略的に示す。接続部位６０は、好ましくは、クロスオーバーダクトシステム２２の図１に示される高さ５８またはダクト構造体５０、５０’よりもごくわずかに大きい高さを有する一方、第１の後部煙道壁の下部３２’は、平面状であり、下部３２’では、後部煙道２０は、従来の長方形の断面を有する。このような炉に向かって突出する接続部位６０は、炉１２と後部煙道の長方形の下部との間に一定の距離を有しながら、粒子分離器１８、１８’から後部煙道２０への水平方向により幅広なガス流経路を可能にするという利点を提供する。
【００４０】
接続部位６０は、それぞれ第１の開口部領域及び第２の開口部領域６６、６６’を含む水平方向に隣接する第１の接続壁部分及び第２の接続壁部分６４、６４’を含み、接続壁部分６４、６４’のそれぞれは、炉の第２の短手側壁１４’に対して傾斜している。好ましくは、接続壁部分６４、６４’は、平面状であり、有利にはそれぞれ第１のガス流方向及び第２のガス流方向５２、５２’に実質的に平行な法線方向を有する。
【００４１】
接続壁部分６４、６４’のそれぞれは、中央縁部６８、６８’及び最外郭縁部７０、７０’を有し、中央縁部は、最外郭縁部よりも炉の第２の短手側壁１４’に近い。図３によれば、接続壁部分の中央縁部６８、６８’は、中心部分６２で互いに接続されているが、中央縁部６８、６８’が互いから分離されていることも可能である。よって、中央縁部の間には、例えば、支持構造体の垂直柱のための自由空間が存在してもよい。
【００４２】
図４は、図１に示される実施形態の水平断面Ｂ−Ｂを概略的に示す。断面Ｂ−Ｂは、支持構造体３６の横梁４０、７２のすぐ上でとられたものであり、ダクトシステム５０、５０’の摺動支持装置４８の横梁上の位置の一例を示す。
【００４３】
図５は、粒子分離器１８’の垂直出口管２８’に隣接するダクトシステム５０’内に配置された流れ案内体７４の一例を概略的に示す。流れ案内体７４は、後続の粒子分離器からの煙道ガス流間の干渉を最小化するために、ガス流方向上流の粒子分離器のガス出口管からガス流方向下流の粒子分離器１８’のガス出口管２８’の垂直延長部の側へ煙道ガス流７６を方向付ける。流れ案内体７４は、好適なガス方向付け装置を形成するようにダクト構造体５０’の側壁７８を屈曲することにより形成される。あるいは、流れ案内体は、例えば図２に示される段階的に屈曲した単純な側壁５６を有するダクトシステム内に形成された別個の部材として構築されてもよい。
【００４４】
本明細書において、本発明は、現在最も好ましい実施形態と思われるものに関連して例により説明されてきたが、本発明は、開示した実施形態には限定されず、開示した実施形態の特徴の様々な組み合わせまたは変形、ならびに添付請求項において定義される本発明の範囲内に含まれるいくつかの他の用途を包含することを意図することが理解されるべきである。
【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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