(57)【要約】【課題】設備のコンパクト化を図ることが可能な流動層ボイラを提供する。【解決手段】燃料Ｆの燃焼で生じる燃焼ガスＧにより流動材Ｐが燃焼容器１１の内部Ｋで浮遊して流動するように、燃焼容器１１における燃焼ガスＧの流速を制御する流速制御部と、燃焼容器１１の内部Ｋのうち上側部分Ｋ２であって排出口１７の下方に燃焼ガスＧを排出口１７側に通過可能に配置され、燃焼ガスＧの流れによって燃焼容器１１の内部Ｋで流動する流動材Ｐを衝突させて落下させる流動材衝突部材１３とを備える。【選択図】図２
2017141997.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状の流動材を貯留し、側部に燃料供給口を有し、少なくとも底部に空気供給口を有し、前記燃料供給口及び前記空気供給口のいずれの位置よりも鉛直方向の上方である上側部分の前記側部又は頂部に排出口を有する燃焼容器と、
前記燃料供給口から前記燃焼容器の内部に燃料を供給する燃料供給部と、
前記空気供給口から前記燃焼容器の内部に前記燃料を燃焼させるための空気を供給する空気供給部と、
前記燃料の燃焼で生じる燃焼ガスにより前記流動材が前記燃焼容器の内部で浮遊して流動するように、前記燃焼容器における前記燃焼ガスの流速を制御する流速制御部と、
前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記排出口の下方に前記燃焼ガスを前記排出口側に通過可能に配置され、前記燃焼ガスの流れによって前記燃焼容器の内部で流動する前記流動材を衝突させて落下させる流動材衝突部材と
を備える流動層ボイラ。
【請求項２】
前記排出口から排出された前記燃焼ガスに含まれる前記流動材を捕捉するフィルタをさらに備え、
前記排出口と前記フィルタとの間には、前記燃焼ガスを流通可能であり、前記燃焼ガスの熱を吸収する熱交換部を有する流通容器が複数直列に接続される請求項１に記載の流動層ボイラ。
【請求項３】
前記流動材衝突部材は、前記衝突面から鉛直方向の下方に向けて延びる壁部を有する請求項２に記載の流動層ボイラ。
【請求項４】
前記流動材衝突部材は、鉛直方向に複数段に設けられ、
各段に設けられる前記流動材衝突部材は、水平方向に前記燃焼ガスが通過する隙間を空けて複数設けられ、他の段に配置される前記流動材衝突部材同士の前記隙間に鉛直方向視において重なる位置に配置される請求項３に記載の流動層ボイラ。
【請求項５】
前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記流動材衝突部材の下方に配置され、前記燃焼ガスの熱を吸収する伝熱面を更に備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の流動層ボイラ。
【請求項６】
前記流動材衝突部材は、前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記伝熱面の下方に配置される請求項５に記載の流動層ボイラ。
【請求項７】
前記流速制御部は、前記燃焼容器の内部における前記燃焼ガスの流速が０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下となるように制御する請求項１から請求項６のいずれか一項に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】
石炭等の燃料を燃焼させることで熱を発生させ、この発生した熱を回収するボイラが各種提案されている。このようなボイラとして、例えば火炉内に粒子状の流動材を貯留し、燃焼によって生じる燃焼ガスにより流動材を流動させて流動層を形成する流動層ボイラが知られている。流動層ボイラでは、燃焼性を高めるため、例えば燃焼ガスにより流動材を浮遊させ、火炉の内外を循環させる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３０９５４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構成では、燃焼ガスの流れに伴って火炉の外部に流出した流動材を回収する際に、燃焼ガスと流動材とを分離する分級器等の分離機構が必要となる。このため、流動層ボイラの設備が大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、設備のコンパクト化を図ることができる流動層ボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る流動層ボイラは、粒子状の流動材を貯留し、側部に燃料供給口を有し、少なくとも底部に空気供給口を有し、前記燃料供給口及び前記空気供給口のいずれの位置よりも鉛直方向の上方である上側部分の前記側部又は頂部に排出口を有する燃焼容器と、前記燃料供給口から前記燃焼容器の内部に燃料を供給する燃料供給部と、前記空気供給口から前記燃焼容器の内部に前記燃料を燃焼させるための空気を供給する空気供給部と、前記燃料の燃焼で生じる燃焼ガスにより前記流動材が前記燃焼容器の内部で浮遊して流動するように、前記燃焼容器における前記燃焼ガスの流速を制御する流速制御部と、前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記排出口の下方に前記燃焼ガスを前記排出口側に通過可能に配置され、前記燃焼ガスの流れによって前記燃焼容器の内部で流動する前記流動材を衝突させて落下させる流動材衝突部材とを備える。
【０００７】
本発明では、流動材が燃焼容器の内部で流動するように燃焼容器での燃焼ガスの流速が制御され、この状態で流動材が流動材衝突部材の衝突面で跳ね返されて下方に落下するため、排出口から流動材が流出することを抑制できる。これにより、燃焼容器の外部に分級器等の大型の粒子分離装置を設けなくてもよいため、設備のコンパクト化を図ることができる。
【０００８】
また、前記排出口から排出された前記燃焼ガスに含まれる前記流動材を捕捉するフィルタをさらに備え、前記排出口と前記フィルタとの間には、前記燃焼ガスを流通可能であり、前記燃焼ガスの熱を吸収する熱交換部を有する流通容器が複数直列に接続される。
【０００９】
本発明では、排出口と熱交換部との間に、分級器等の大型の粒子分離装置を設けることなく、複数の流通容器を直列に接続することができる。これにより、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００１０】
また、前記流動材衝突部材は、前記衝突面から鉛直方向の下方に向けて延びる壁部を有する。
【００１１】
本発明では、例えば鉛直方向の斜め上方に移動する流動材を壁部に衝突させることにより、衝突面に案内することができる。これにより、流動材をより確実に衝突面に衝突させることができる。
【００１２】
また、前記流動材衝突部材は、鉛直方向に複数段に設けられ、各段に設けられる前記流動材衝突部材は、水平方向に前記燃焼ガスが通過する隙間を空けて複数設けられ、他の段に配置される前記流動材衝突部材同士の前記隙間に鉛直方向視において重なる位置に配置される。
【００１３】
本発明では、鉛直方向において、排出口の下方が流動材衝突部材によって隙間なく覆われた状態となるため、流動材を確実に流動材衝突部材に衝突させることができる。
【００１４】
また、前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記流動材衝突部材の下方に配置され、前記燃焼ガスの熱を吸収する伝熱面を更に備える。
【００１５】
本発明では、伝熱面により燃焼ガスの熱を吸収することにより、上側部分における燃焼ガスの流速を低下させることができる。これにより、流動材に対して作用する上向きの圧力が低下するため、流動材を自由落下しやすくすることができる。
【００１６】
また、前記流動材衝突部材は、前記燃焼容器の内部のうち前記上側部分であって前記伝熱面の下方に配置される。
【００１７】
本発明では、伝熱面の下方に流動材衝突部材が配置されることにより、流動材が伝熱面に衝突することを抑制できる。これにより、伝熱面の摩耗等を抑制できる。
【００１８】
また、前記流速制御部は、前記燃焼容器の内部における前記燃焼ガスの流速が０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下となるように制御する。
【００１９】
本発明では、流動材が循環流動層を形成するための流速よりも低く、気泡型流動層を形成するための流速よりも高くなるように燃焼ガスの流速が制御されるため、例えば燃焼ガスによって流動材が浮遊するが、当該浮遊した流動材が燃焼容器の内部に留まるように流動している状態の流動層を形成することができる。これにより、流動材が排出口から外部に排出されることを抑制できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、設備のコンパクト化を図ることが可能な流動層ボイラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る流動層ボイラの一例を示す図である。
【図２】図２は、火炉の一例を示す図である。
【図３】図３は、火炉の他の例を示す図である。
【図４】図４は、火炉の他の例を示す図である。
【図５】図５は、火炉の他の例を示す図である。
【図６】図６は、火炉の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る流動層ボイラの実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る流動層ボイラ１００の一例を示す図である。図１に示すように、流動層ボイラ１００は、火炉１０と、燃料供給部２０と、空気供給部３０と、対流伝熱部４０と、燃焼ガス流通部５０と、バグフィルタ（フィルタ）６０と、誘引通風機７０と、灰処理機構８０と、制御部９０とを備えている。
【００２４】
図２は、火炉１０の一例を示す図である。図１及び図２に示すように、火炉１０は、燃焼容器１１と、分散板１２と、流動材衝突部材１３とを有している。燃焼容器１１は、底部１１ａと、側部１１ｂと、頂部１１ｃとを有しており、内部Ｋが中空状に形成される。燃焼容器１１は、燃料供給口１４と、一次空気供給口（空気供給口）１５と、二次空気供給口（空気供給口）１６と、排出口１７とを有している。燃料供給口１４は、燃焼容器１１の側部１１ｂに配置されている。一次空気供給口１５は、燃焼容器１１の底部１１ａの複数箇所に配置されている。二次空気供給口１６は、燃焼容器１１の側部１１ｂの複数箇所に配置されている。排出口１７は、例えば燃焼容器１１の頂部１１ｃに配置されている。
【００２５】
本実施形態では、内部Ｋのうち、燃料供給口１４、一次空気供給口１５及び二次空気供給口１６のいずれの位置よりも鉛直方向の上方の部分を上側部分Ｋ２とし、上側部分Ｋ２に対して鉛直方向の下方の部分を下側部分Ｋ１とする。例えば、本実施形態では、燃料供給口１４、一次空気供給口１５及び二次空気供給口１６のうち、二次空気供給口１６が鉛直方向の最も上方に配置されている。このため、内部Ｋのうち二次空気供給口１６よりも鉛直方向の上方の部分が上側部分Ｋ２となる。なお、排出口１７は、上側部分Ｋ２の側部１１ｂに設けられてもよい。
【００２６】
分散板１２は、一次空気供給口１５の鉛直方向の上方を塞ぐように燃焼容器１１の内部Ｋに配置されている。分散板１２上には、固体粒子状の流動材Ｐが貯留されている。流動材Ｐは、固体粒子状であり、燃焼容器１１において燃料Ｆが燃焼したときに生じる燃焼ガスＧが所定の流速の場合に流動可能である。流動材Ｐとしては、例えばケイ砂、ドロマイト、石灰石などが用いられる。また、流動材Ｐは、Ｃａ剤等、粒子状の脱硫剤を含んでもよい。流動材Ｐの平均粒径は、燃焼ガスの流れにより内部Ｋに流動層を形成可能に設定されている。
【００２７】
分散板１２は、ガスを通過させ、かつ流動材Ｐを通過させないように多孔形状に形成されている。したがって、分散板１２は、一次空気供給口１５から燃焼容器１１内に導入されたガスを鉛直方向の上方に通過させると共に、流動材Ｐが底部１１ａ側に落下することを防いでいる。
【００２８】
流動材衝突部材１３は、燃焼容器１１の上側部分Ｋ２であって、排出口１７の下方に設けられる。流動材衝突部材１３は、例えば燃焼容器１１に梁状に架設されており、鉛直方向に複数段に設けられている。各段において、流動材衝突部材１３は、例えば水平面に平行な一方向に、燃焼ガスＧが通過可能な隙間を空けて複数並んで配置される。このとき、流動材衝突部材１３は、他の段に配置される流動材衝突部材１３同士の隙間に鉛直方向視において重なる位置に配置される。このため、下側部分Ｋ１において鉛直方向の上方を見た場合、流動材衝突部材１３によって上側部分Ｋ２ひいては排出口１７が覆われた状態となっている。
【００２９】
各流動材衝突部材１３は、板状部１３ａ及び壁部１３ｂを有している。板状部１３ａは、平板状に形成されている。板状部１３ａは、鉛直方向の下方に、平面状の衝突面１３ｃを有している。衝突面１３ｃは、例えば水平面に平行に配置され、排出口１７へ向けて移動する流動材Ｐを衝突させる。壁部１３ｂは、板状部１３ａのうち上記一方向の両端から鉛直方向の下方に向けて延びている。なお、一方向の一端が燃焼容器１１の側部１１ｂに接続される流動材衝突部材１３においては、例えば、板状部１３ａのうち側部１１ｂに接続された端部とは反対側の端部にのみ壁部１３ｂが設けられた構成となっている。流動材衝突部材１３は、板状部１３ａ及び壁部１３ｂにより、鉛直方向の下方から上方に向けて凹んだ形状となっている。なお、流動材衝突部材１３の形状は、上記構成に限定するものではなく、例えば壁部１３ｂが設けられない構成であってもよい。
【００３０】
図１に示すように、燃料供給部２０は、燃料供給口１４から燃焼容器１１の内部Ｋに燃料Ｆを供給する。燃料供給部２０は、燃料貯留部２１と、燃料搬送機構２２とを有している。燃料貯留部２１は、燃料Ｆとして、例えば石炭、低品位燃料、廃棄物燃料等を貯留する。燃料搬送機構２２は、燃料貯留部２１から燃料供給口１４に燃料Ｆを搬送し、燃焼容器１１の内部Ｋに燃料Ｆを投入する。
【００３１】
空気供給部３０は、一次空気供給口１５及び二次空気供給口１６から燃焼容器１１の内部Ｋに空気を供給する。空気供給部３０は、一次空気ファン３１と、二次空気ファン３２と、一次空気予熱部３３と、二次空気予熱部３４とを有している。
【００３２】
一次空気ファン３１は、配管３５ａに空気を送る。一次空気ファン３１は、空気の取り込み口が例えば後述の誘引通風機７０の下流側に接続されてもよい。一次空気予熱部３３は、配管３５ａに接続されている。一次空気予熱部３３は、後述の流通容器５２の内部に配置され、流通容器５２を流通する燃焼ガスＧの熱により、配管３５ａからの空気を加熱する。一次空気予熱部３３は、加熱された空気が配管３５ｃに送られる。配管３５ｃは、火炉１０の燃焼容器１１の底部１１ａに設けられる一次空気供給口１５に分岐して接続されている。配管３５ｃを流れる空気は、一次空気Ａ１として燃焼容器１１に供給される。
【００３３】
二次空気ファン３２は、配管３５ｂに空気を送る。二次空気予熱部３４は、配管３５ｂに接続されている。二次空気予熱部３４は、後述の流通容器５２の内部に配置され、流通容器５２を流通する燃焼ガスＧの熱により、配管３５ｂからの空気を加熱する。二次空気予熱部３４は、加熱された空気が配管３５ｄに送られる。配管３５ｄは、火炉１０の燃焼容器１１の側部１１ｂに設けられる複数の二次空気供給口１６に分岐して接続されている。配管３５ｄを流れる空気は、二次空気Ａ２として燃焼容器１１に供給される。
【００３４】
対流伝熱部４０は、流通容器４１と、熱交換器４２とを有している。流通容器４１は、燃焼容器１１と一体に設けられている。流通容器４１は、接続口４３と、排気口４４とを有している。接続口４３は、流通容器４１のうち鉛直方向の上方に配置され、燃焼容器１１の排出口１７に接続されている。接続口４３は、排出口１７から排出される燃焼ガスＧが流通容器４１に流入する。なお、本実施形態では、接続口４３と排出口１７とが一致している構成となっているが、これに限定するものではなく、接続口４３と排出口１７とが配管等によって接続されてもよい。排気口４４は、流通容器４１のうち鉛直方向の下方の側部に配置され、燃焼ガスＧが排出される。排気口４４には、燃焼ガスＧを流通させる配管４５が接続されている。流通容器４１は、鉛直方向の下方に向けて燃焼ガスＧが流れる。したがって、排出口１７及び接続口４３において、燃焼ガスＧの流路が鉛直方向の下方に折り返される。
【００３５】
熱交換器４２は、流通容器４１の内部を鉛直方向の下方に向けて流れる燃焼ガスＧの熱を吸収する。図１では、熱交換器４２の伝熱面を示している。熱交換器４２としては、例えば過熱器４２ａや節炭器４２ｂなどが設けられている。熱交換器４２は、例えば鉛直方向に複数並んで配置されているが、これに限定するものではない。
【００３６】
燃焼ガス流通部５０は、燃焼ガスＧを流通させる流通容器５１及び５２を有している。流通容器５１は、配管４５によって流通容器４１に直列に接続されている。流通容器５１には、配管４５から流れる燃焼ガスＧの熱を吸収する熱交換器５１ａが設けられる。熱交換器５１ａとしては、例えば節炭器等を用いることができる。流通容器５２は、配管５３によって流通容器５１に直列に接続されている。流通容器５２には、配管５３から流れ込む燃焼ガスＧの熱を吸収する熱交換器として、上記の一次空気予熱部３３及び二次空気予熱部３４が設けられている。流通容器５２は、内部を流れる燃焼ガスＧの熱により、一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２を加熱する。流通容器５２は、配管５４から燃焼ガスＧを排出する。
【００３７】
バグフィルタ６０は、フィルタ部６１を有している。フィルタ部６１は、バグフィルタ６０に導入された燃焼ガスＧに含まれる煤塵などを捕捉する。また、フィルタ部６１は、燃焼ガスＧに含まれる流動材Ｐを捕捉する。バグフィルタ６０は、配管６２から燃焼ガスＧを排出する。
【００３８】
誘引通風機７０は、配管６２に接続されている。誘引通風機７０は、配管６２から燃焼ガスＧを吸い出す。誘引通風機７０によって吸い出された燃焼ガスＧは、例えば不図示の脱硝装置、脱硫装置等で脱硝処理、脱硫処理等がそれぞれ行われた後、煙突等から排出される。
【００３９】
灰処理機構８０は、アッシュタンク８１と、アッシュサイロ８２とを有している。アッシュタンク８１は、灰回収管８３によって流通容器４１、流通容器５１及び５２及び誘引通風機７０に接続されている。灰回収管８３には、灰圧送ブロワ８３ａが設けられている。アッシュタンク８１は、灰圧送ブロワ８３ａで生じる気流により、流通容器４１、５１、５２及び誘引通風機７０から灰を回収し、回収した灰を収容する。また、アッシュタンク８１は、灰供給管８４によって配管３５ａ及び燃焼容器１１の内部Ｋに接続されている。灰供給管８４には、灰圧送ブロワ８４ａが設けられている。灰圧送ブロワ８４ａで生じる気流により、アッシュタンク８１に収容された灰が燃焼容器１１に供給される。また、アッシュタンク８１は、灰捨管８５によってアッシュサイロ８２に接続されている。灰捨管８５には、灰圧送ブロワ８５ａが設けられている。灰圧送ブロワ８５ａで生じる気流により、アッシュタンク８１に収容された灰がアッシュサイロ８２に送られて貯留される。
【００４０】
アッシュサイロ８２は、流動材Ｐの下部から抜き出されるベッドドレンや、上記のアッシュタンク８１に収容された灰の一部を貯留する。また、アッシュサイロ８２は、灰回収管８６に接続されている。灰回収管８６には、灰圧送ブロワ８６ａが設けられている。アッシュサイロ８２は、灰圧送ブロワ８６ａで生じる気流により、バグフィルタ６０で回収された灰を回収して貯留する。
【００４１】
制御部９０は、流動層ボイラ１００を統括的に制御する。制御部９０は、流速制御部９１を有している。流速制御部９１は、例えば燃料供給部２０からの燃料Ｆの供給量や、空気供給部３０からの一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２の供給量等を制御することにより、燃焼容器１１の内部における燃焼ガスＧの流速を制御する。燃焼ガスＧの流速については、例えば燃焼容器１１における空塔速度とすることができる。流速制御部９１は、例えば燃焼容器１１に設けられた流量センサＳの検出値を用いて空塔速度を求めることが可能である。本実施形態では、流速制御部９１は、燃焼容器１１の内部における燃焼ガスＧの流速を、例えば流動材Ｐが循環流動層を形成する際の流速よりも小さく、流動材Ｐが気泡型流動層を形成する際の流速よりも大きくなるような値の範囲内で設定することができる。
【００４２】
ここで、流動材Ｐの流動状態について説明する。流動材Ｐは、燃焼容器１１で燃焼が生じていない場合、分散板１２上に固定層として堆積した状態となっている。一方、燃焼容器１１の内部で燃料Ｆが燃焼し、燃焼ガスＧが生じた場合、燃焼ガスＧの増加に伴って流動材Ｐは流動を開始し、流動層を形成する。
【００４３】
このような流動層としては、例えば気泡型流動層、循環流動層等が挙げられる。気泡型流動層は、内部に燃焼ガスＧによる気泡が形成される状態の流動層である。循環流動層は、燃焼ガスＧによって流動材Ｐが浮遊すると共に、当該浮遊した流動材Ｐが例えば排出口１７から燃焼容器１１の外部に移動可能な状態の流動層である。流動材Ｐの流動性を高めるには、例えば燃焼ガスＧの流速を大きくすることや、流動材Ｐの平均粒径を小さくすること等が挙げられる。流動材Ｐの流動性を高くし過ぎると、流動材Ｐが燃焼ガスＧと共に飛散してしまい、流動層が形成されなくなる。
【００４４】
本実施形態では、例えば、燃焼ガスＧによって流動材Ｐが浮遊するが、当該浮遊した流動材Ｐが燃焼容器１１の内部に留まる程度に流動する状態の流動層が形成されるように、流速制御部９１は、上記の範囲で流速を設定することができる。本実施形態において、流動材Ｐが循環流動層を形成する場合の燃焼ガスＧの流速が５ｍ／ｓであり、気泡型流動層を形成する場合の燃焼ガスＧの流速が１ｍ／ｓである場合、流速制御部９１は、燃焼ガスＧの流速を０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下となるように制御することができる。
【００４５】
次に、上記の流動層ボイラ１００の動作を説明する。燃焼容器１１の内部Ｋで燃焼を行わせる場合、燃料供給部２０は、燃料供給口１４から燃焼容器１１の内部Ｋに燃料Ｆを供給する。また、空気供給部３０は、一次空気予熱部３３及び二次空気予熱部３４によって加熱された高温の一次空気Ａ１及び二次空気Ａ２を、一次空気供給口１５及び二次空気供給口１６からそれぞれ燃焼容器１１の内部Ｋに供給する。これにより、燃焼容器１１の内部Ｋでは、燃料Ｆの燃焼が行われ、燃焼ガスＧが発生する。燃焼ガスＧは、鉛直方向の上方に向けて流れ、排出口１７から排出される。
【００４６】
鉛直方向の上方に流れる燃焼ガスＧの流速が所定の値に到達すると、流動材Ｐが浮遊し、流動層Ｒ（図２参照）が形成される。このとき、流速制御部９１は、燃焼ガスＧの流速を例えば上記のように０．５ｍ／ｓ以上１．５ｍ／ｓ以下となるように制御する。流速制御部９１の制御により、例えば燃焼容器１１には、燃焼ガスＧによって流動材Ｐが浮遊するが、当該浮遊した流動材Ｐが内部Ｋに留まる程度に流動する状態の流動層Ｒが形成される。
【００４７】
このように流速の範囲を設定する場合であっても、例えば図２に示すように、流動材Ｐの一部の粒子Ｑが、燃焼ガスＧの流れに伴って燃焼容器１１の鉛直方向の上方に移動する場合がある。このように燃焼容器１１の鉛直方向の上方に移動する粒子Ｑは、流動材衝突部材１３の衝突面１３ｃに衝突して跳ね返され、鉛直方向の下方に落下して流動層Ｒに戻される。このため、流動材Ｐが排出口１７から燃焼容器１１の外部に排出されることが抑制される。
【００４８】
また、排出口１７から排出された燃焼ガスＧは、対流伝熱部４０の流通容器４１の内部を鉛直方向の下方に流れ、排気口４４から配管４５に排出される。このとき、熱交換器４２により、燃焼ガスＧの熱の一部が吸収される。配管４５に排出された燃焼ガスＧは、流通容器５１に流入し、流通容器５１の内部を流れて配管５３に排出される。このとき、熱交換器５１ａにより、燃焼ガスＧの熱の一部が吸収される。配管５３に排出された燃焼ガスＧは、流通容器５２に流入し、流通容器５２の内部を流れて配管５４に排出される。このとき、燃焼ガスＧの熱の一部が一次空気予熱部３３及び二次空気予熱部３４に吸収される。配管５４に排出された燃焼ガスＧは、バグフィルタ６０に導入される。バグフィルタ６０に導入された燃焼ガスＧは、フィルタ部６１によって異物が除去され、配管６２に排出され、誘引通風機７０によって排出される。なお、灰処理機構８０は、上記各部で回収された灰を貯留又は再利用させる。
【００４９】
以上のように、本実施形態に係る流動層ボイラ１００は、流動材Ｐが燃焼容器１１の内部で流動するように燃焼容器１１での燃焼ガスＧの流速が制御され、この状態で流動材Ｐが流動材衝突部材１３の衝突面１３ｃで跳ね返されて下方に落下するため、排出口１７から流動材Ｐが流出することを抑制できる。これにより、燃焼容器１１の外部に分級器等の大型の粒子分離装置を設けなくてもよいため、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００５０】
また、流動層ボイラ１００は、排出口１７と熱交換器４２との間に、分級器等の大型の粒子分離装置を設けることなく、複数の流通容器４１、５１、５２等を直列に接続することができる。これにより、設備のコンパクト化を図ることができる。
【００５１】
また、流動層ボイラ１００は、流動材衝突部材１３が衝突面１３ｃから鉛直方向の下方に向けて延びる壁部１３ｂを有するため、例えば鉛直方向の斜め上方に移動する流動材Ｐであっても壁部１３ｂに衝突させることにより、衝突面１３ｃに案内することができる。これにより、流動材Ｐをより確実に衝突面１３ｃに衝突させることができる。
【００５２】
また、流動層ボイラ１００は、流動材衝突部材１３が鉛直方向に複数段に設けられ、各段に設けられる流動材衝突部材１３が水平方向に燃焼ガスＧが通過する隙間を空けて複数設けられ、他の段に配置される流動材衝突部材１３同士の隙間に鉛直方向視において重なる位置に配置されるため、鉛直方向において、排出口１７の下方が流動材衝突部材１３によって隙間なく覆われた状態となる。このため、流動材Ｐを確実に流動材衝突部材に衝突させることができる。
【００５３】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。図３は、火炉の他の例を示す図である。図３に示す火炉１０Ａは、燃焼容器１１の内部Ｋのうち上側部分Ｋ２であって流動材衝突部材１３の下方に、燃焼ガスＧの熱を吸収する伝熱面１８が配置される。伝熱面１８としては、例えば過熱器や節炭器等の伝熱面とすることができる。
【００５４】
この構成では、伝熱面１８によって燃焼ガスＧの熱が吸収されるため、上側部分Ｋ２における燃焼ガスＧの流速を低下させることができる。これにより、流動材Ｐに対して作用する上向きの圧力が低下するため、例えば流動材Ｐを自由落下しやすくすることができる。
【００５５】
図４は、火炉の他の例を示す図である。図４に示す火炉１０Ｂは、燃焼容器１１の内部Ｋのうち上側部分Ｋ２であって流動材衝突部材１３の下方に、燃焼ガスＧの熱を吸収する伝熱面１８が配置されると共に、伝熱面１８の下方に流動材衝突部材１９が配置されている。流動材衝突部材１９の構成は、流動材衝突部材１３の構成と同様にすることができる。なお、鉛直方向における流動材衝突部材１９の段数や、水平方向における流動材衝突部材１９の間隔、個数等については流動材衝突部材１３とは異なるようにしてもよい。この構成では、流動材Ｐが伝熱面１８に衝突することを抑制できるため、伝熱面１８の摩耗等を抑制できる。
【００５６】
図５は、火炉の他の例を示す図である。図５に示す火炉１０Ｃは、燃焼容器１１Ｃの下側部分Ｋ１の側部である下側側部１１ｅに比べて、上側部分Ｋ２の側部である上側側部１１ｆの方が、水平断面積が小さくなっている。この構成では、下側部分Ｋ１における燃焼ガスＧの流速Ｖ１よりも、上側部分Ｋ２における燃焼ガスＧの流速Ｖ２の方が大きくなる。したがって、下側部分Ｋ１では流動材Ｐの流動性が相対的に低くなり、気泡型流動層に近い状態となるため、浮遊する粒子の量が抑制される。また、上側部分Ｋ２では、流動材Ｐの流動性が相対的に高くなり、循環流動層に近い状態となる。このため、上側部分Ｋ２において燃焼反応性が高められる。また、上側部分Ｋ２では、水平断面積が下側部分Ｋ１よりも小さいため、流動材Ｐの流出が抑制される。
【００５７】
図６は、火炉の他の例を示す図である。図６に示す火炉１０Ｄは、燃焼容器１１Ｄの下側部分Ｋ１の側部である下側側部１１ｇに比べて、上側部分Ｋ２の側部である上側側部１１ｈの方が、水平断面積が大きくなっている。この構成では、下側部分Ｋ１における燃焼ガスＧの流速Ｖ３よりも、上側部分Ｋ２における燃焼ガスＧの流速Ｖ４の方が小さくなる。したがって、下側部分Ｋ１では流動材Ｐの流動性が相対的に高くなり、循環流動層に近い状態となるため、浮遊する粒子の量が多くなり、燃焼反応性が高められる。また、上側部分Ｋ２では、流動材Ｐの流動性が相対的に低くなるため、流動材Ｐの流出が抑制される。
【符号の説明】
【００５８】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  火炉
１１，１１Ｃ，１１Ｄ  燃焼容器
１１ａ  底部
１１ｂ  側部
１１ｃ  頂部
１１ｅ，１１ｇ  下側側部
１１ｆ，１１ｈ  上側側部
１２  分散板
１３，１９  流動材衝突部材
１３ａ  板状部
１３ｂ  壁部
１３ｃ  衝突面
１４  燃料供給口
１５  一次空気供給口
１６  二次空気供給口
１７  排出口
１８  伝熱面
２０  燃料供給部
２１  燃料貯留部
２２  燃料搬送機構
３０  空気供給部
３１  一次空気ファン
３２  二次空気ファン
３３  一次空気予熱部
３４  二次空気予熱部
３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄ，４５，５３，５４，６２  配管
４０  対流伝熱部
４１，５１，５２  流通容器
４２，５１ａ  熱交換器
４２ａ  過熱器
４２ｂ  節炭器
４３  接続口
４４  排気口
５０  燃焼ガス流通部
６０  バグフィルタ
６１  フィルタ部
７０  誘引通風機
８０  灰処理機構
８１  アッシュタンク
８２  アッシュサイロ
８３，８６  灰回収管
８３ａ，８４ａ，８５ａ，８６ａ  灰圧送ブロワ
８４  灰供給管
８５  灰捨管
９０  制御部
９１  流速制御部
１００  流動層ボイラ
Ａ１  一次空気
Ａ２  二次空気
Ｆ  燃料
Ｇ  燃焼ガス
Ｋ  内部
Ｋ１  下側部分
Ｋ２  上側部分
Ｐ  流動材
Ｒ  流動層
Ｑ  粒子
【図１】
2017141997.tif 000003
【図２】
2017141997.tif 000004
【図３】
2017141997.tif 000005
【図４】
2017141997.tif 000006
【図５】
2017141997.tif 000007
【図６】
2017141997.tif 000008