(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器内の流動層ボイラ内で加圧空気によりベッド材を流動化させて流動層を形成すると共に、該流動層中に燃料ノズル先端から燃料を噴出して燃焼させる加圧流動層ボイラにおいて、前記流動層ボイラ内に形成される流動層の上方位置にガス分散板を設置すると共に、該ガス分散板上に石灰石を供給する石灰石供給管を備えてガス分散板上に排ガスによる石灰石流動層を形成し、前記ガス分散板の下側に、前記流動層からの排ガスを絞り部を介して一旦絞った後前記ガス分散板の下側に拡開して供給するガス混合部を形成したことを特徴とする加圧流動層ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧流動層ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から使用されている加圧流動層ボイラの一例を図３によって説明すると、内部に加圧空気Ａが供給されて加圧雰囲気になっている圧力容器１の中に流動層ボイラ２が設けられており、流動層ボイラ２内の下部には、図中左右方向に延びている散気管３が前後に複数個並設されており、該散気管３には、圧力容器１内に供給される加圧空気Ａを上部の高温部から取入れて下部に導くようにした空気導管４が接続されていて、散気管３上に多数備えられたノズル３ａから前記加圧空気Ａを上方に噴出するようになっている。
【０００３】
散気管３の上部には、石炭スラリ等の燃料Ｗを供給するための燃料ノズル５が前後に複数個配設されると共に、流動層６を形成するための燃料Ｗと共に導入される石灰石（ＣａＣＯ3）等の脱硫材、及び図示しないベッド材貯蔵タンクから導入される砂等からなるベッド材７が供給されており、コンプレッサ８から圧力容器１内に供給された加圧空気Ａが、空気導管４により散気管３に供給されてノズル３ａから噴出される（通常、ベッド材７がノズル３ａ内に侵入しないように横方向に噴出させるようにしている）ことにより流動層６が形成され、前記燃料ノズル５から噴出した燃料Ｗが流動層６の中で撹拌されて効率よく燃焼されることにより、流動層６に配設されている伝熱管９で水を加熱して蒸気を発生させるようになっている。
【０００４】
燃料Ｗの燃焼によって生じた灰（ベッド材７）の一部は、散気管３の間から下側の灰出しホッパー１０に落下し、下側の灰切出管１１を介して下部に取り出されるようになっている。
【０００５】
流動層ボイラ２の上部にはフリーボード部１２が形成されており、更に該フリーボード部１２の上部には、高温、高圧の排ガスＧを排ガスダクト１３を介して導入する複数のサイクロン１４（図３では１個のみを示す）が配設されていて、前記排ガスＧ中の灰を分離するようになっている。
【０００６】
サイクロン１４で灰が分離された排ガスＧは、排ガス管１５を介して圧力容器１の外部に設けられているガスタービン１６に供給されてガスタービン１６を駆動し、ガスタービン１６は前述したコンプレッサ８を駆動すると共に、余剰動力でガスタービン発電機１７を駆動するようになっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の加圧流動層ボイラでは、流動層ボイラ２内に燃料ノズル５により石炭スラリからなる燃料Ｗを供給して燃焼させる際、燃料スラリの性状によって未燃分が酸素（Ｏ2）濃度の低い排ガスＧ流に随伴して流動層６外に飛散し、この未燃分が、フリーボード部１２内、及び排ガスダクト１３やサイクロン１４において周囲の酸素により燃焼する、所謂層上燃焼とよばれる現象が生じるようになる。
【０００８】
このような層上燃焼が生じると、層上燃焼が無い時と比較してガスタービン１６の入口温度が高くなり、結果としてプラント効率の向上につながる。
【０００９】
一方、石灰石（ＣａＣＯ3）による排ガスＧの脱硫反応は、
【数１】
ＣａＣＯ3 ＋ＳＯ2＋１／２Ｏ2 →ＣａＳＯ4 ＋ＣＯ2
で示されるように酸化反応であり、酸素濃度が低下して酸素が不足すると脱硫率は低下してしまうため、前記したように層上燃焼が増加した場合、前記脱硫反応が効率よく行われず、排ガスＧ中の硫黄酸化物（ＳＯx）の濃度が上昇してしまうという問題が生じていた。
【００１０】
このため、従来では排ガスＧ中の硫黄酸化物の濃度が上昇しないように、排ガスＧ温度の上昇が図れるという優れた効果を抑えて、層上燃焼ができるだけ生じないような燃料Ｗの性状、空気量等の調整を行っていた。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決し、排ガス温度の上昇と排ガス中の硫黄酸化物濃度の低減を図ることができるようにした加圧流動層ボイラを提供することを目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の加圧流動層ボイラは、圧力容器内の流動層ボイラ内で加圧空気によりベッド材を流動化させて流動層を形成すると共に、該流動層中に燃料ノズル先端から燃料を噴出して燃焼させる加圧流動層ボイラにおいて、前記流動層ボイラ内に形成される流動層の上方位置にガス分散板を設置すると共に、該ガス分散板上に石灰石を供給する石灰石供給管を備えてガス分散板上に排ガスによる石灰石流動層を形成し、前記ガス分散板の下側に、前記流動層からの排ガスを絞り部を介して一旦絞った後前記ガス分散板の下側に拡開して供給するガス混合部を形成したことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、流動層ボイラ内部の流動層の上方位置に、石灰石流動層を形成するようにしたので、石灰石流動層内において排ガス中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせ、これによって排ガス温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスと石灰石との良好な接触により脱硫率を高めることができるという優れた効果を奏し得る。
【００１５】
ガス分散板の下側に、下部に絞り部を備えたガス混合部を構成すると、流動層から上昇してくる排ガスが一旦絞られてからガス分散板に導かれるようになるため、絞り部において排ガスと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガス中の未燃分の燃焼が更に促進されると共に、排ガス中の硫黄酸化物と酸素が混合され、石灰石流動層において脱硫反応が促進されるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１、２は、本発明の実施の形態の一例を示す縦断面図であり、図３と同一のものには同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００１８】
図１、２に示すように、流動層ボイラ２内の散気管３上に伝熱管９を埋没するように形成される流動層６に対して所要の間隔を有した上方位置（図３のフリーボード部１２）に、下部の流動層６から上昇してくる排ガスＧを横方向の開口１８（図２）から噴出して分散させるようにした多数のノズル１９を上面に備えたガス分散板２０を設置する。
【００１９】
更に、圧力容器１及び流動層ボイラ２を貫通して前記ガス分散板２０上に開口する石灰石供給管２１を設け、該石灰石供給管２１によってガス分散板２０上に石灰石２２を供給することにより、前記ノズル１９から噴出する排ガスＧにより石灰石２２を流動化させて石灰石流動層２３を形成するようにしている。
【００２０】
石灰石供給管２１の圧力容器１外部の端部は、石灰石ホッパ２４の下部に備えた切出し装置２５にＬ型バルブ２６を介して接続されており、圧縮空気２７の供給によって前記Ｌ型バルブ２６を介して石灰石ホッパ２４の石灰石２２を前記ガス分散板２０上に供給できるようになっている。また、前記ガス分散板２０の上部には、前記圧力容器１及び流動層ボイラ２を貫通した石灰石取出管２８が開口しており、該石灰石取出管２８に備えた開閉弁２９を開けることによって、流動層ボイラ２内の高い圧力と、圧力容器１外部の大気圧との差圧によって前記石灰石流動層２３の石灰石２２を外部に取り出すことができるようになっている。
【００２１】
また、前記ガス分散板２０の下側に、下部に絞り部３０を備えて、前記流動層６から上昇してくる排ガスＧを一旦絞った後、前記ガス分散板２０の下側に拡開して供給するようにしたガス混合部３１を形成している。
【００２２】
以下に、上記実施の形態例の作用を説明する。
【００２３】
図１に示すように、石灰石ホッパ２４内の石灰石２２を、石灰石供給管２１によりガス分散板２０上に所要量供給する。層上燃焼を生じる運転条件を作ることにより、ガス分散板２０上に供給された石灰石２２が、流動層６から上昇してきてガス分散板２０のノズル１９から噴出する排ガスＧによって流動化されて、ガス分散板２０上に石灰石流動層２３が形成されるようにする。
【００２４】
このように、従来の流動層６の上方において、ガス分散板２０上に石灰石流動層２３を形成させるようにしたので、従来の層上燃焼に相当する燃焼が石灰石流動層２３内にて行われるようになり、従って排ガスＧ中の未燃分と酸素との混合が良好に行われて未燃分の燃焼を好適に行うことができ、よって排ガスＧの温度、即ちガスタービン１６の入口温度を高めてプラント効率を高めることができる。
【００２５】
更に、これと同時に、前記石灰石流動層２３により排ガスＧと石灰石２２とが良好に接触されるようになるので、脱硫率も高められて排ガスＧ中の硫黄酸化物濃度を低減することができる。
【００２６】
図３に示した従来の加圧流動層ボイラにおいて層上燃焼を行わせた場合と層上燃焼を行わせないようにした場合とについて比較した結果の例を下記表１に示す。上記図１に示したように流動層６の上方に石灰石流動層２３を形成して従来の層上燃焼に相当する燃焼を石灰石流動層２３内部で行わせるようにした場合は、表１に示す層上燃焼ありのガスタービン入口温度とガスタービン出力と共に、層上燃焼なしの硫黄酸化物濃度が与えられることになる。
【００２７】
【表１】
0003814868.tif 000002
【００２８】
上記したように、流動層６の上部に石灰石流動層２３を形成するようにしたことにより、層上燃焼を生じる運転条件にて排ガスＧ中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせることにより排ガスＧ温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスＧと石灰石２２との良好な接触により脱硫率を高めることができるという効果が奏し得られる。
【００２９】
なお、前記ガス分散板２０上に形成する石灰石流動層２３の層高は、図示しないが、ガス分散板２０下側と石灰石流動層２３上部との間の差圧を計測する差圧計等を設置することによって検知することができるので、その検出値に基づいて石灰石の供給と排出を行うことにより調節することができる。
【００３０】
また、前記ガス分散板２０の下側に、下部に絞り部３０を備えたガス混合部３１を構成すると、前記流動層６から上昇してくる排ガスＧが一旦絞られてから前記ガス分散板２０に広がって導かれるようになるため、前記絞り部３０において排ガスＧと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガスＧ中の未燃分の燃焼および硫黄酸化物の石灰石流動層での脱硫反応が更に促進されるようになる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、流動層ボイラ内部の流動層の上方位置に、石灰石流動層を形成するようにしたので、層上燃焼を生じる運転条件下で石灰石流動層内において排ガス中の未燃分と酸素との混合効果を高めて良好な燃焼を行わせ、これによって排ガス温度を高めてプラント効率を向上させることができ、同時に排ガスと石灰石との良好な接触により脱硫率を高めることができるという優れた効果を奏し得る。
【００３２】
ガス分散板の下側に、下部に絞り部を備えたガス混合部を構成したので、流動層から上昇してくる排ガスが一旦絞られてからガス分散板に導かれるようになるため、絞り部において排ガスと排ガス中の酸素との混合が更に良好に行われて、排ガス中の未燃分の燃焼および硫黄酸化物の石灰石流動層での脱硫反応が更に促進されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１の要部の詳細図である。
【図３】従来の加圧流動層ボイラの一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１          圧力容器
２          流動層ボイラ
５          燃料ノズル
６          流動層
７          ベッド材
２０          ガス分散板
２１          石灰石供給管
２２          石灰石
２３          石灰石流動層
３０          絞り部
３１          ガス混合部
Ａ          加圧空気
Ｇ          排ガス
Ｗ          燃料
【図１】
0003814868.tif 000003
【図２】
0003814868.tif 000004
【図３】
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