(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
降下水管から分岐した冷却管で形成された分割壁により、流動層内を燃焼セルと熱回収セルとに分割した流動層燃焼装置であって、
流動層上部及び空塔部に亘って前記冷却管にフィンを設け、
前記フィンは、熱媒体を通過させ且つ腐食性燃料を通過させないような隙間を有している
ことを特徴とする流動層燃焼装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流動層燃焼装置において、
前記流動層下部に設けられたウインドボックスを燃焼セル側ウインドボックスと熱回収セル側ウインドボックスとに仕切る仕切板を配置することにより、負荷変動運転に対応する
ことを特徴とする流動層燃焼装置。
【請求項３】
請求項１に記載の流動層燃焼装置において、
前記流動層下部に設けられたウインドボックスのエアノズルは、前記分割壁の下方のエアノズルが他のエアノズルと吐出方向又は吐出速度を異にさせて、熱媒体の循環量を変化させる
ことを特徴とする流動層燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼によりＨＣＩ等の腐食性ガスを発生する腐食性燃料（都市ごみ、ごみ固形化燃料（Ｒｅｆｕｓｅ  Ｄｅｒｉｖｅｄ  Ｆｕｅｌ：ＲＤＦ）、産業廃棄物など）を使用する流動層燃料装置に於いて、仕切壁により燃料セルと熱回収セルに分け、燃焼セルから熱媒体のみを熱回収セルに循環させることにより、熱回収セルに設けてある伝熱管の高温腐食を低減し、高効率熱回収を可能とした流動層燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術について、図９と図１０を用いて以下説明する。ここで、９は腐食性燃料、１０は燃焼セル、１１は熱媒体、１２は熱回収セル、１８は伝熱管（層中管）、１９はエアノズル、２１はウイドボックス、３０は投入口、３１は水冷壁（疎）、３２は水冷壁（密）、３３は水冷壁（疎）、３４は仕切壁、３５は輸送層、をそれぞれ表す。
【０００３】
従来、ＨＣＩ等の腐食性ガスを含む腐食性燃料（以下、腐食性燃料と云う）を燃焼する流動層燃焼装置において、廃熱回収を行う場合、図１０に示すように腐食性燃料９を投入口３０から投入し、供給装置により供給を行い燃焼装置で燃焼させる。燃焼により発生した高温排ガスを媒体とし、後流に設置した廃熱ボイラで蒸気回収を行いタービンで発電を行う。
【０００４】
即ち、従来は図１０に示すように腐食性燃料を燃焼装置に投入し、燃焼を行い発生した約９００〜１０００°Ｃの排ガスは後流の廃熱ボイラにより、熱回収を行い排ガス中に設置した伝熱管で過熱蒸気を高温高圧化しタービンに供給し発電を行うが、蒸気を高温化する場合、ＨＣＩ等の腐食性ガスにより高温腐食が発生するため伝熱管を配置して熱回収する場合、高温腐食を回避するため３０ｋｇ／ｃｍ2×３００°Ｃ程度が限界であった。
【０００５】
最近では高効率熱回収を計るため、耐食性材料としてＳＵＳ系の高価な材料を使用した高温高圧４０ｋｇ／ｃｍ2×４００°Ｃの蒸気条件を達成する様にしている。また、これ以上の蒸気条件（例えば１００ｋｇ／ｃｍ2×５００°Ｃ）を達成しようとする場合、更に過酷な腐食環境にさらされることになりインコネルなど、より高価な材料が必要となる。また、高温腐食を回避するため層内に設置した伝熱管で高温高圧化させ、ＨＣＩ等の腐食性ガスにより高温腐食を防ぐ方式も考えられている。
【０００６】
図９に示すように流動層燃焼装置において燃焼を行う燃焼セル１０と熱交換を行う熱回収セル１２の間に水冷管で形成された仕切壁３１を配置し、流動層の上部と下部は水冷管の間隔を拡げた配列３３とし、中間付近は密な配列３２とすることにより媒体１１を循環させて熱回収を行っている（実開平６−４０６０１号公報）。
【０００７】
また、図１０に示すように流動層燃焼装置内に仕切壁３４を設け、燃焼セル１０と熱回収セル１２に分割し、熱回収セル１２の静止層高を燃焼セルに比べ低く設定し、媒体１１の循環流を熱回収セル１２上方の空塔部断面積を小さくして輸送層３５に達するようにガス速度を上げることで媒体１１を循環させて熱回収を行っている（特開平８−５０３９号公報）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図９に示すように、媒体を燃焼セルから熱回収セルに仕切壁の上部を越えて移動させている場合、燃焼セルに投入した腐食性燃料、特にＲＤＦなど比重の軽いものは媒体に同伴して熱回収セルに混入し、熱回収セルでも腐食性燃料の燃焼が行われ腐食性ガスが発生し伝熱管の高温腐食を引き起こす。
【０００９】
また図１０は、流動層下部から媒体の循環を行っているが、熱回収セルの静止層高を燃焼セルに比べ低く設定し、媒体の循環流を熱回収セル上方の空塔部断面積を小さくして輸送層に達するようにガス速度を上げることで媒体を循環させているが、仕切壁下は媒体抜き出し口であり、燃焼セルと熱回収セルをつなぐ通路には流動空気供給手段がないため、媒体を抜き出さない場合、仕切下端の媒体は流動化せず燃焼セルと熱回収セルをつなぐ通路を塞いでしまうため、いくら熱回収セルの媒体を輸送層により熱回収セル側に移動させたとしても循環流は起こりにくいと考えられる。
【００１０】
また、前述の様に燃焼ガス中に設置される過熱器は高温腐食の循環に酷されることとなり、高効率発電ができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は次のような構成を採用する。
【００１２】
降下水管から分岐した冷却管で形成された分割壁により、流動層内を燃焼セルと熱回収セルとに分割した流動層燃焼装置であって、
流動層上部及び空塔部に亘って前記冷却管にフィンを設け、
前記フィンは、熱媒体を通過させ且つ腐食性燃料を通過させないような隙間を有している流動層燃焼装置。
【００１３】
また、前記流動層燃焼装置において、
前記流動層下部に設けられたウインドボックスを燃焼セル側ウインドボックスと熱回収セル側ウインドボックスとに仕切る仕切板を配置することにより、負荷変動運転に対応する流動層燃焼装置。
【００１４】
また、前記流動層燃焼装置において、
前記流動層下部に設けられたウインドボックスのエアノズルは、前記分割壁の下方のエアノズルが他のエアノズルと吐出方向又は吐出速度を異にして、熱媒体の循環量を変化させる流動層燃焼装置。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る流動層燃焼装置について、図１〜図８を用いて以下説明する。図１，２，３は流動層燃焼装置の各断面を表しており、図４は仕切壁の詳細を表し、図５は流動層燃焼装置の平面（エアノズルの配列及び仕切壁とエアノズルの関係）を表している。
【００１６】
水冷壁１と耐火物２で形成された流動層燃焼装置３は、ドラム４から降下水管５により冷却水をヘッダ６に給水し、流動層燃焼装置３下部に配置したヘッダ７から冷却水を水冷壁１に循環させ、水冷壁１内で発生した飽和蒸気を上部に配置したヘッダ８で回収し、ドラム４に戻す機構を有している。
【００１７】
本発明は、流動層燃焼装置３において、腐食性燃料９を供給し燃焼を行う燃焼セル１０と熱媒体１１を循環させ熱回収を行う熱回収セル１２に分割するため、流動層燃焼装置３を形成する水冷壁１に給水しているヘッダ７から分岐した水冷管用ヘッダ１３から冷却水の供給ができる冷却管１４を配列する。
【００１８】
配列した水冷管１４は層内に共通の耐火材を施工した一つの仕切壁１５を配置し、流動層上面及び空筒部には配置した水冷管１４にフラットフィン１６を投入口３０と同一の高さまたは投入口３０より高い位置まで施工して一つの分割壁１７を形成する。分割壁１７により分割された熱回収セルには伝熱管（層中管）１８を配置して回収蒸気の高温高圧化を行う。
【００１９】
層内に配置した仕切壁１５と空筒部に配置したフラットフィン１６と仕切壁１５下部に配置したエアノズル１９により、熱媒体１１を仕切壁１５下部より燃焼セル１０から熱回収セル１２に循環させ、仕切壁１５の上部よりフラットフィン１６の間から熱回収した後の熱媒体１１を熱回収セル１２から燃焼セル１０に循環させる。また、このとき熱媒体１１の層外排出は熱回収セル１２側に排出口２０を設け排出を行うことにより、熱媒体１１の循環をスムーズに行うことができる。
【００２０】
図６，７，８は分割壁１７を施工したことによる運転状況を示したもので、フラットフィン１６の間隔Ｌ（図４）を極力密（例えば５ｍｍ程度）にし、熱媒体１１（例えば、硅砂の大きさを示す流動媒体の例としての鹿島３号Ｂ：粒子１．２ｍｍ3）は通るが腐食性燃料９（例えばＲＤＦ：外径約φ１０）は通らないように配置しておくことにより、図６に示すように流動層上部に浮遊及び流動する腐食性燃料９は、流動層上部及び空筒部に施工したフラットフィン１６により腐食性燃料９を制止することができ、腐食性燃料９が熱回収セル１２に混入することを防ぐことが可能となり、熱回収セル１２で腐食性燃料９に含まれるＨＣＩ等の腐食性ガスが発生しない。
【００２１】
また、仕切壁１５下部に設けたエアノズル１９により塩素分等腐食性ガスを含まない加熱された高温の熱媒体１１を仕切壁１５の下から熱回収セル１２に循環させるため、熱回収セル１２に設置した伝熱管（層中管）１８の高温腐食を大幅に低減できる。
【００２２】
また、設備中の蒸気必要量が１００％も必要としない場合は、腐食性燃料９もそれに見合うように低減する必要があるが、燃焼に必要な量を下回った場合、流動層燃焼装置３の火炉が大きすぎるため燃焼がうまく行かない。このようなセルスランピング（負荷変動運転、例えば５０％負荷運転）を行う場合、図７で示すようにウインドボックス２１内に仕切板２２を配置すれば、燃焼セル側ウインドボックス２３に供給するダンパ２４を開とし、熱回収セル側ウインドボックス２５に供給するダンパ２６を閉にすることで、燃焼セル１０側のエアノズル２７から流動空気を吹き込みを行い、熱回収セル１２側のエアノズル２８から流動空気の吹き込みがないため熱媒体の循環は発生せず、燃焼セル１０のみ流動化させることが可能となる。
【００２３】
また、流動層上面及び空筒部は配置したフラットフィン１６で分割しているので、流動層上部で浮遊する腐食性燃料９及び流動する腐食性燃料９はフラットフィン１６の間隔よりも大きいので流動層上部及び空筒部から腐食性燃料９の混入が防げる。従って、流動していない熱回収セル１２で腐食性燃料９の置き燃焼が発生しないのでクリンカ（蒸焼きとなった腐食性燃料：固化灰）の発生を防ぐことができ、セルスランピング時においても有効である。
【００２４】
また、図８に示すように、仕切壁１５の下部エアノズル２９を他エアノズル１９の形状と異なる形状（例えばエアノズル２９の吐出口を燃焼セル１０から熱回収セル１２に流れるように配置）とすることにより、仕切壁１５下部の熱媒体１１の循環量を変化させることが可能となり、負荷変化への追従も可能となる。また、エアノズル２９の吐出速度（供給量）を他エアノズル１９と変えることで、同様の効果が得られる。
【００２５】
以上説明したように、本発明の実施形態は次のような構成例と機能並びに作用を奏するものを含むものである。
流動層内を分割する仕切壁を設け、流動媒体が上下で循環できるよう隙間を設ける構造とし、熱媒体のみを熱回収セルに循環させることにより腐食環境を大幅に低減するものである。
【００２６】
また、仕切壁の下部に配置する空気供給源（エアノズル等）を他エアノズルの吐出方向または吐出速度（供給量）を変えることによって、熱媒体の循環量を変化させることが可能となり、負荷変化への追従も可能となる。
【００２７】
流動層燃焼装置内を分割する水冷管に流動層内を分割する密閉した耐火材で形成された仕切壁を施工し、流動層上部（空筒部）には、フラットフィンを施工することで、流動層上面及び空筒部から腐食性燃料が熱回収セルに混入することを防ぐことができ、且つ仕切壁下部に設けたエアノズルによりＨＣＩ等の腐食性ガスが含まない加熱された高温の媒体を仕切壁の下から熱回収セルに循環させるため、熱回収セルに設置した伝熱管の高温腐食を大幅に低減できる。
【００２８】
また、仕切壁を水冷管で構成しているため高温である流動層燃焼装置内でも高温に耐えられることができる。また、流動層上面及び空筒部はフラットフィンで分割しているので、負荷変動運転（セルスランピング）を行う場合、腐食性燃料が投入される燃焼セル側を流動化させ、熱回収セル側を流動化させないように運転を行っても流動層上部で流動する腐食性燃料及び比重が軽く浮遊する腐食性燃料は、フラットフィンの間隔よりも大きいのでフラットフィンで制止させることができるため、流動していない熱回収セル側に混入しない。
【００２９】
従って、熱回収セル上で腐食性燃料の置き燃焼が発生しないのでクリンカ（蒸焼きとなった腐食性燃料：固化灰）の発生を防ぐことができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、腐食性燃料を焼却する流動層燃焼装置からの熱回収においても蒸気条件を高温高圧化することができ、熱回収の高効率化が可能となる。
【００３１】
また、仕切壁で分割した熱回収セルは腐食性燃料の混入がないため負荷変動運転（セラスランピング）が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る流動層燃焼装置の概略説明図である。
【図２】本実施形態の流動層燃焼装置の概略説明図である。
【図３】本実施形態の流動層燃焼装置の概略説明図である。
【図４】分割壁の詳細を示す図である。
【図５】エアノズルの配列及び仕切壁とエアノズルの関係を示す図である。
【図６】熱媒体の循環方式及び腐食性燃料の動向を示す図である。
【図７】仕切板を設けた場合における熱媒体の循環方式及び腐食性燃料の動向を示す図である。
【図８】変形のエアノズルを設けた場合における熱媒体の循環方式及び腐食性燃料の動向を示す図である。
【図９】従来の流動床炉の概略図である（実開平６−４０６０１号公報）。
【図１０】従来の流動床炉の概略図である（特開平８−５０３９号公報）。
【符号の説明】
１  水冷壁
２  耐火物
３  流動層燃焼装置
４  ドラム
５  降下水管
６，７，８  ヘッダ
９  腐食性燃料
１０  燃焼セル
１１  熱媒体
１２  熱回収セル
１３  水冷管用ヘッダ
１４  水冷管
１５  仕切壁
１６  フラットフィン
１７  分割壁
１８  伝熱管（層中管）
１９  エアノズル
２０  排出口
２１  ウイドボックス
２２  仕切板
２３  燃焼セル側ウインドボックス
２７，２８，２９  エアノズル
３０  投入口
【図１】
0003765555.tif 000002
【図２】
0003765555.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003765555.tif 000007
【図７】
0003765555.tif 000008
【図８】
0003765555.tif 000009
【図９】
0003765555.tif 000010
【図１０】
0003765555.tif 000011