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Power plant with fluidized-bed boiler

阅读:394发布:2021-03-13

专利汇可以提供Power plant with fluidized-bed boiler专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PURPOSE:To enable bringing boiler operation to an emergency stop in a short time and shorten the time needed for the cooling in a power plant equipped with a fluidized-bed boiler forming a fluidized bed by providing a nozzle for feeding a cooling medium into the fluidized bed. CONSTITUTION:For example, with an atmospheric fluidized-bed boiler 1, a signal for exigency stop is transmitted to a control box 20 and a command signal from the control box 20 is made to stop the feeding of fuel, air for combustion, and air for fluidization. Furthermore, on the directions of a signal 31 a main inert-gas valve 28 is opened. Next by opening cooling intake dampers 24a, 24b, 24+c, 24d in this order as ordered by a signal 30 an inert gas from an inert-gas bomb 29 is injected through cooling-gas nozzles 23a, 23b, 23c, 23d into the upper part of the boiler furnace and into divided sections of the fluidized bed 5 so as to cool the boiler 1. After damping the fluidized bed to such a temperature as not to rekindle the unburnt coal therein, a blower 4 is actuated, a cooling-air damper 26 is opened as ordered by a signal 32, a signal 31 simultaneously issued causes the main inert-gas valve 28 to be turned off, and cooling air is injected though cooling-gas nozzles 23a, 23b, 23c, 23d.,下面是Power plant with fluidized-bed boiler专利的具体信息内容。

【特許請求の範囲】
  • 【請求項1】流動層を形成する流動床ボイラを有する発電プラントにおいて、前記流動層内に冷却媒体を供給するノズルを具備する流動床ボイラを有する発電プラント。
  • 【請求項2】流動層を形成する流動床ボイラを有する発電プラントにおいて、前記ボイラ内に二種類の冷却媒体を供給すると共に、前記二種類の冷却媒体を切り替えて供給する手段を有することを特徴とする発電プラント。
  • 【請求項3】請求項2記載の発電プラントにおいて、前記二種類の冷却媒体が、不活性ガス及び空気であることを特徴とする発電プラント。
  • 【請求項4】流動層を内部に有する加圧流動層ボイラと、前記ボイラに圧縮空気を供給するコンプレッサとを有する発電プラントにおいて、前記コンプレッサからの空気を前記ボイラの上部空塔部から順に流動層底部に供給して、前記ボイラの火炉内の流動媒体を冷却することを特徴とする発電プラント。
  • 【請求項5】流動層を形成する燃焼室と、前記燃焼室に燃焼空気を導く空気室とを有する流動床ボイラにおいて、前記流動層内部,前記燃焼室内流動層外部及び前記空気室にそれぞれ冷却媒体を供給する手段を有することを特徴とする流動床ボイラ。
  • 【請求項6】流動層を形成する燃焼室と、前記燃焼室に燃焼空気を導く空気室とを有する流動床ボイラにおいて、少なくとも流動層内部に冷却媒体を供給する緊急停止手段を有することを特徴とする流動床ボイラ。
  • 【請求項7】内部に流動層を有する流動層ボイラに形成される伝熱管を熱し、蒸気を発生させタービンを駆動する発電プラントの運転方法において、 前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラへの燃料供給を停止し、前記流動層内の流動媒体を複数段に分割して冷却することを特徴とする発電プラントの運転方法。
  • 【請求項8】内部に流動層を有する流動層ボイラに形成される伝熱管を熱し、蒸気を発生させタービンを駆動する発電プラントの運転方法において、 前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラに形成された複数のノズルの上方より、順次冷却媒体を供給し、前記流動層を冷却することを特徴とする発電プラントの運転方法。
  • 【請求項9】内部に流動層を有する流動層ボイラに形成される伝熱管を熱し、蒸気を発生させタービンを駆動する発電プラントの運転方法において、 前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラ火炉内の流動媒体を冷却する気体を、前記火炉の上部,側部及び下部の3方向よりほぼ同時に投入することを特徴とする発電プラントの運転方法。
  • 【請求項10】流動床ボイラを用いて蒸気を発生させ、
    その蒸気によってタービンを駆動する発電プラントの運転方法において、前記ボイラで使用される燃料未燃灰の再燃温度以下まで、冷却媒体として不活性ガスを使用し、その後、冷却媒体を空気に切り替えて供給することを特徴とする発電プラントの運転方法。
  • 说明书全文

    【発明の詳細な説明】

    【0001】

    【産業上の利用分野】この発明は、常圧流動層ボイラ及び加圧流動層ボイラに係り、これらボイラを緊急停止する際の流動媒体の冷却装置及びその方法に関するものである。

    【0002】

    【従来の技術】ボイラの緊急停止方法に関して、特開昭
    56−61506 号公報には、ボイラの緊急停止時に、ボイラの底にある流動層空気室へ、ボイラドラム内蒸気を急送して層内の燃焼抑制と層内温度低下とを行うことが記載されている。

    【0003】又、ボイラドラム蒸気の代わりに不活性ガスをボイラ緊急停止時に流動層空気室へ急送する方法が開示されている。 より具体的には、ドラムと空気室とを接続する管路と蒸気止弁とよりなる系統を設け、ボイラ緊急停止時に蒸気止弁を急開して蒸気を流動層空気室に投入し、空気室上部にある流動層の冷却を行う方法である。

    【0004】

    【発明が解決しようとする課題】従来技術は、ボイラ緊急停止時に冷却用気体をボイラ底部の空気室に投入して空気室の上部にある大量の高温流動媒体を一括して一度に冷却する為に、層中の熱移動が生じて層の冷却時間が長期化する問題があった。

    【0005】又、高温の流動媒体中を通して冷却用気体をボイラに投入する為に、流動媒体の熱エネルギーが順次層を出た下流側のボイラ機器に移動する欠点が生じボイラ全体として冷却する時間に長時間を有する問題があった。

    【0006】更に又、高温の流動媒体中に残留した石炭の再燃を防止する為に、酸素を含む空気を流動媒体の冷却用気体として用いることができず、空気に比べて高価な不活性ガスを大量に消費するという欠点があり、加圧流動層ボイラの場合には、ボイラが緊急停止すると、流動層の高さが高い状態で停止するので、ガスタービン圧縮機の背圧が上がりガスタービン圧縮機を起動できないという欠点があった。 本発明は上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、短時間でボイラを緊急停止し、冷却時間の短縮化である。

    【0007】

    【課題を解決するための手段】本発明は、流動層上部に冷却用気体取入ノズルを設ける様にして流動媒体を通さないでボイラ火炉を冷却できる様にしたものである。 又は、流動層内の中間部に複数個の冷却気体取入ノズルを設ける様にして流動媒体を分割し冷却するようにしていたものである。 すなわち、火炉の上方及び側面及び下方の複数ヵ所より冷却気体を火炉に投入するものである。

    【0008】そこで、本発明の発電プラントは、流動層を形成する流動床ボイラを有するものであって、前記流動層内に直接、冷却媒体、例えば窒素に代表される不活性ガスや大気から取り込んだ空気を供給するノズルを具備することを特徴とする。

    【0009】更に、本発明は、前記ボイラ内に二種類の冷却媒体を供給すると共に、前記二種類の冷却媒体を切り替えて供給する手段を有することを特徴とする。 前記二種類の冷却媒体としては、不活性ガス及び空気である。

    【0010】又、本発明の発電プラントは、流動層を内部に有する加圧流動層ボイラと、前記ボイラに圧縮空気を供給するコンプレッサとを有するものであって、前記コンプレッサからの空気を前記ボイラの上部空塔部から順に流動層底部に供給して、前記ボイラの火炉内の流動媒体を冷却することを特徴とする。

    【0011】又、本発明の流動床ボイラは、流動層を形成する燃焼室と、前記燃焼室に燃焼空気を導く空気室とを有するものであって、前記流動層内部,前記燃焼室内流動層外部及び前記空気室にそれぞれ冷却媒体を供給する手段を有することを特徴とする。

    【0012】更に、本発明は、流動層を形成する燃焼室と、前記燃焼室に燃焼空気を導く空気室とを有する流動床ボイラであって、少なくとも流動層内部に冷却媒体を供給する緊急停止手段を有することを特徴とする。

    【0013】又、本発明の発電プラントの運転方法は、
    内部に流動層を有する流動層ボイラに形成される伝熱管を熱し、蒸気を発生させタービンを駆動するものであって、前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラへの燃料供給を停止し、前記流動層内の流動媒体を複数段に分割して冷却することを特徴とする。

    【0014】又、本発明は、前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラに形成された複数のノズルの上方より、
    順次冷却媒体を供給し、前記流動層を冷却することを特徴とする。

    【0015】又、本発明は、前記ボイラの緊急停止時には、前記ボイラ火炉内の流動媒体を冷却する気体を、前記火炉の上部,側部及び下部の3方向よりほぼ同時に投入することを特徴とする。

    【0016】更に、本発明の発電プラントの運転方法は、流動床ボイラを用いて蒸気を発生させ、その蒸気によってタービンを駆動するものであって、前記ボイラで使用される燃料未燃灰の再燃温度以下まで、冷却媒体として不活性ガスを使用し、その後、冷却媒体を空気に切り替えて供給することを特徴とする。

    【0017】本発明に用いる冷却媒体を冷却するための冷却気体取入ノズルは、流動層高の上方外部および流動層の中間部に1個又は複数個設けられる。

    【0018】そして、流動層内に伝熱管を有する流動層ボイラの緊急停止時においては、ボイラ火炉内の高温流動媒体をボイラ火炉外へ抜き出し冷却することなく、ボイラ火炉内で流動媒体を冷却することが可能である。

    【0019】これらは、その緊急停止の信号を受けた制御箱からの指令信号により行われる。

    【0020】本発明は以下のような原理に基づく。

    【0021】流動層ボイラの燃焼方法の基本原理の一つは、ボイラ火炉内の流動媒体を、850℃前後の高温に加熱した状態の中に、石炭と石灰石(CaCO 3 )とを投入し石炭中の炭素分(C)と素分(H)とを空気中の酸素
    (O 2 )と化合させて燃焼させる方法である。 又、同時に投入された石灰石中のカルシウム(Ca)と石炭中のイオウ分(S)とを化合させて同時にボイラ火炉内で脱硫反応(CaO+S+3/2−O 2 →CaSO 4 )を行わせる方法である。

    【0022】したがって、通常運転中の流動している流動媒体の成分は、2%前後の残留石炭と、その他残り9
    8%の大部分は、石灰石を焼成(CaCO 3 →CaO+C
    2 )して作る生石灰(CaO)と脱硫反応後に生じた硫酸カルシウム(CaSO 4 )である。 流動媒体はこれら個体粒子の集合体である。

    【0023】これらの成分よりなる流動媒体が流動し燃焼している状態から急にボイラ負荷遮断等の原因により、流動していた状態より流動が停止した状態に急激に移行する緊急停止状態が生じたとき、850℃前後の流動媒体が持っていた多量の熱エネルギーを如何に冷却し、流動層内のボイラ伝熱管を保護するかが重要であり、本発明により達成されるに至った。

    【0024】又、この冷却時間が短時間化することにより、流動床ボイラの緊急停止後の再起動時間が短くなるという効果もある。

    【0025】

    【作用】流動層外の上部に設けられた冷却気体取入ノズルは、流動層をバイパスして冷却用気体をボイラ火炉内に投入できるので、流動層内に残留している少量の石炭に何ら影響を与えることなくボイラ火炉内の流動層上部からボイラ火炉出口部の下流側機器の冷却を行うことができる。

    【0026】また、この下流部分の温度が、流動層から飛散した石炭の未燃灰がこの部分で再燃する可能性がある温度以上の時は不活性ガス(例えば窒素ガスや炭酸ガス)をこの冷却気体取入ノズルより投入する。 さらに、
    この部分の温度が未燃灰の燃焼温度以下まで冷却した後、冷却用気体を空気に切り替えて引き続き冷却を行う。 同様に流動層中に設けられた冷却気体取入ノズルよりボイラ緊急停止時、ボイラ火炉内に大量に残留している高温流動媒体の中に冷却用気体取入ノズルより冷却気体を投入する。 最初は流動媒体の中に未燃分の残留石炭が少量残留しているので酸素を含む空気を投入することはできず、不活性ガスを投入し高温流動媒体の温度を下げる。

    【0027】一般的に流動媒体中の石炭の自燃温度は3
    00℃以上であり、この温度迄不活性ガスにより高温流動媒体の冷却を行う。 その後、不活性ガスを空気に切り替えてさらに媒体の冷却を続けボイラ火炉出口下流側の機器の冷却を主に行う。 ボイラ火炉出口下流側の機器は、流動媒体を冷却した気体からの伝熱により逆に加温されており、この部分の冷却を空気で早急に短時間で行うことができる。

    【0028】

    【実施例】以下本発明の実施例について常圧流動層ボイラの例を図1に示す。 また加圧流動層ボイラの例を図2
    に示す。

    【0029】符号1は大気開放型の常圧流動層ボイラで、多孔板2で仕切りされた下部の空気室3には送風機4から石炭燃焼用と流動用の空気が供給され、生石灰(酸化カルシウムCaO)等より成る流動媒体により形成された流動層5内で石炭の粉細粒は燃焼する。 送風機4からの空気を管路6に送りダンパ6aを経由後、粉細粒石灰石ホッパ7,ロータリフィーダ7aを経由して供給される粉細粒石灰石を管路6内を気流輸送し、ついでに粉細粒炭ホッパ8とロータリフィーダ8aを経由して供給される粉細粒炭と混合して、分配装置9より流動層に燃料として供給する。 符合10aは流動層内の蒸発管、10bは排ガス流路内に設けた蒸発管である。 発生した蒸気はドラム11に送られ、その蒸気は過熱器1
    2,主蒸気管13,主塞止弁14を経由しタービン等に送られる。

    【0030】ボイラ給水は給水ポンプ15よりエコノマイザ16を経由してドラム11に供給される。 ボイラ又はタービンより負荷遮断等の緊急停止信号は制御箱20
    に送られる。

    【0031】この発明において、流動層ボイラ1を緊急停止する信号17が制御箱20に送られ、この制御箱2
    0からの指令信号はダンパ6aと流動用空気供給管路2
    1のダンパ22とロータリフィーダ7a,8aに夫々送られ、燃料の供給と燃焼用空気の供給と流動用空気の供給を停止する。

    【0032】さらに、常圧流動層ボイラ1の上部に冷却気体取入ノズル23aを設ける。 又流動空気供給停止により流動状態から静止状態に移行した流動媒体層5の中に図1の例では2個の冷却気体取入ノズル23b,23
    cを設けている。 更に空気室には冷却気体取入ノズル2
    3dがある。

    【0033】また夫々の冷却ノズルには冷却気体取入ダンパ24a,24b,24c,24dが設置されており、
    冷却気体を火炉上部及び分割された流動層5に供給したり停止したりする。 さらに、これらのノズル群と送風機4の出口とを連絡する冷却空気管路25と冷却空気切替ダンパ26がある。 さらに、これらのノズル群と不活性ガスボンベ29を連絡する不活性ガス管27と不活性ガス元弁28がある。 制御箱20より出た信号31の指示により不活性ガス元弁28が開く。

    【0034】続いて制御箱20より出た信号30の指示により冷却気体取入ダンパ24a,24b,24c,2
    4dの順に開くことにより、不活性ガスが不活性ガスボンベ29より不活性ガス管路27を経由して、冷却気体取入ノズル23a,23b,23c,23dからボイラ火炉上部及び分割された高温流動層5の中に投入され、
    ボイラ1を冷却する。

    【0035】ボイラ1を冷却した不活性ガスはボイラ出口下流の機器、例えば脱硫装置33を経由して煙突34
    により大気に排出される。 流動層中の未燃石炭分が再び燃え出さない温度約300℃まで低下した後に、送風機4を起動し制御箱20より出た信号32の指示により冷却空気ダンパ26が開き、同時に信号31により不活性ガス元弁28を全閉とする。 この操作により冷却媒体が不活性ガスから空気に切り替わる。

    【0036】引き続き、流動層5及びボイラ1へ一度に4ヵ所の冷却気体取入ノズル23a,23b,23c,
    23dを通じて冷却用空気をボイラ全体に大量に投入する。 本操作によりボイラ1の温度及び流動層5の温度は急速に約300℃から常温に冷却される。

    【0037】常圧流動層ボイラ1を緊急停止した時の冷却方法として、本発明では冷却気体ノズルを23a,2
    3b,23c,23dと複数個設けている為、ボイラ1
    内で不活性ガス及び空気による冷却を行うことができる。

    【0038】図2中の符号50は加圧流動層ボイラ火炉51を内在した加圧流動層ボイラの圧容器を示す。 ボイラ給水ポンプ55によりボイラへ送水された給水は主給水管56を経由してボイラ51内の伝熱管57a,5
    7b,57c,57dと順次流れ加熱蒸気となる。 加熱蒸気は主蒸気管58を通過して主塞止弁59を経て蒸気タービン等に送気される。 石炭燃焼用及び流動層70の流動用空気はガスタービンの圧縮機62により10kg/
    cm 3程度の空気が圧力容器50に送風される。 圧縮機入口フィルター60を通過した大気中の空気は圧縮機入口ダンパ61を通って圧縮機62に吸い込まれる。 ここで空気は大気圧より10kg/cm 3程度まで圧縮機62により昇圧され圧縮機出口弁63を出て圧縮空気管路64により圧力容器50へ送風される。

    【0039】圧力容器50に入った圧縮空気は、火炉用空気取入口65より火炉用空気管路66を通じて火炉用空気入口ダンパ67を通過した後、ボイラ火炉51の下部にある空気室68と分散板69から流動層70の流動用空気及び石炭燃焼用空気となる。 水タンク79の水と粉細粒炭ホッパ80中にある粉細粒石炭と粉細粒石灰石ホッパ81の中にある粉細粒石灰石の3者を混練機85
    に投下してペースト状の流動状燃料を作る。 これが加圧流動層ボイラ51の燃料となる。 このペースト状の流動状燃料はCWPと呼ばれている。

    【0040】次に、このCWPをCWPタンク86にいったん溜める。 CWPタンク86中のCWPは適度な粘度を保つ様にするために撹拌機92で常にかき混ぜられている。 CWPタンク86を出たCWPは、CWPポンプ87によりCWP管路88を経由してCWP3方コック弁89に送られる。 CWP3方コック弁89を出たC
    WPは通常運転中はボイラ火炉51の高温流動層70の中へCWPノズル90を通じて供給され、この中で圧送されて来た空気によって燃焼が生じ熱エネルギーを発生させる。 通常運転中の流動層70の温度は850℃程度一定に保たれている。

    【0041】ボイラ緊急停止時は、このCWPをCWP
    3方コック弁89の切り替え操作によりCWPタンク8
    6へ通じるCWP戻り管路91を通過してCWPタンクへ戻される。 又、ボイラ緊急停止時は水タンク出口弁8
    2と粉細粒石炭ホッパ出口ロータリフィーダ83と粉細粒石灰石ホッパ出口ロータリフィーダ84はすべて全閉となり混練機85への供給を停止する。

    【0042】流動層70中で燃焼したCWPは高温の水蒸気と炭酸ガスと窒素となり石炭飛散灰を含み火炉出口高温ガス配管71を経由して脱塵装置72に供給される。 ここで高温ガス中の石炭灰を取り除いた後で脱塵装置出口高温ガス配管73を通してガスタービン入口弁7
    4を通過した後、ガスタービン75へ供給される。 ガスタービン75で膨張し仕事を終えたガスはガスタービン出口排気ダクト76を通じて大気へ排出される。 この時ガスタービン75の動力は連結されている圧縮機62及び発電機78の動力として取り出される。

    【0043】何らかの原因でボイラ51を緊急停止した時、その原因がガスタービン75以外の原因であり、ガスタービンを運転可能な場合すなわち圧縮機62が運転可能な場合とそうでない場合の冷却方法について説明する。

    【0044】まずガスタービン空気圧縮機62が運転可能な場合について以下、図2を用いて説明する。 ボイラ51の緊急停止指令信号93が制御箱94に伝えられると、まず最初に流動層70の流動を停止する為にガスタービン圧縮機出口弁63とガスタービン入口弁74が全閉となり火炉バイパス弁77が全開となって、圧縮空気の流れはボイラ51をバイパスしてガスタービン75に直接流入する。

    【0045】次にCWP3方コック弁89を制御箱94
    からの信号95によってボイラ火炉51側からCWPタンク86側へ切り替える。 本操作によりCWPは再循環運転に切り替わり、もとのCWPタンク86へ戻り管路91を通って戻るので、火炉51への燃料供給は遮断される。 同時に制御箱94からの信号96により水と石炭と石灰石のロータリフィーダ82,83,84は停止され混練機85への供給も遮断される。

    【0046】ボイラ緊急停止直後の流動層70の層温度は約850℃程度あり石炭の自燃温度300℃以上である為空気で冷却できない。 そこでまず不活性ガスボンベ
    (溜)100より不活性ガスを発生させ不活性ガス循環ファン102及び不活性ガス循環ファン出口ダンパ103
    を通過させて不活性ガスを冷却気体管路113に導く。
    制御箱94からの信号97の指令によって加圧流動層ボイラ51の上部に設けられた冷却気体取入ダンパ98a
    を開き、冷却気体取入ノズル99aよりボイラ51内に不活性ガスを入れる。

    【0047】以下、上方より順次流動層中に設けられた3個の冷却気体取入ダンパ98b,98c,98dを開きノズル99b,99c,99dを通してボイラ火炉5
    1に投入する。

    【0048】最後に、空気室68に接続された冷却空気取入ダンパ98eを開き取入ノズル99eを通してボイラ火炉51の下部より不活性ガスを投入する。 投入された冷却用不活性ガスは流動層70を冷却すると同時に、
    ボイラ火炉51出口の高温ガス配管71と脱塵装置72
    と高温ガス配管73も冷却する。

    【0049】さらに冷却気体取出ダンパ106を経て不活性ガス再循環路107を出た不活性ガスは不活性ガス冷却器108により冷却される。 信号109により冷却水ポンプ110が起動され、さらに信号112により再循環ダンパ111が開く。 不活性ガスは再びダンパ11
    1を通過して不活性ガス循環ファン102に戻される。
    この様にして不活性ガスを冷却用に循環して用いる。

    【0050】流動層の温度が石炭が自燃しない約300
    ℃の温度まで冷却完了した後にガスタービン起動用モータ117を制御箱94からの信号118により起動し、
    圧縮機62を回転させてボイラ火炉51へ冷却用空気を送る。

    【0051】すなわち、この圧縮機62を出た空気は冷却空気管路114を経由してガスタービンからの冷却空気ダンパ116を信号115により開けて前述の冷却気体管路113に導かれる。 前述の不活性ガスの時と同様の操作によって流動層70とボイラ火炉51とボイラ火炉出口の高温機器及び高温ガス配管も一括して冷却される。 この時、ボイラ火炉51の中に、火炉の上方及び側面及び下方の3ヵ所より1度に大量の空気を入れる。

    【0052】冷却媒体として空気を用いる場合は特に再循環使用する必要性はないのでガスタービン弁74を開け冷却後の空気は大気へガスタービン75を通過して排気ダクト76を通って排出する。

    【0053】ガスタービン圧縮機62が運転できない原因でボイラを緊急停止した場合は図2中の冷却空気取入ファン119を用いて不活性ガスでの冷却が完了した後に空気冷却を行う。 すなわち、制御箱94からの信号1
    22により冷却空気取入ファン入口ダンパ118を開け、大気を空気取入口117より取入れる。 同じ信号1
    22により、冷却空気ファン出口ダンパ120を開け冷却空気ファン119を起動し冷却空気ファン出口管路1
    21を通じて冷却気体管路113に空気を導入する。 冷却空気は上部より順に冷却気体取入ノズル99a,99
    b,99c,99d,99eを通じて1度に3方向よりボイラ火炉51内の流動層70に投入され流動層を冷却する。

    【0054】以下同様に、ボイラ火炉51出口の高温ガス配管71や脱塵装置72や脱塵装置出口配管73を冷却した後、ガスタービン弁74を通じてガスタービン7
    5を通過した後、大気へ排出される。

    【0055】尚、図中、符号52はボイラ中の灰を取り出すダクトであり、53はその切り替えを行うダンパである。 又、符号101は、不活性ガスを循環ファンに導くダンパであり、105は、冷却気体取出ダンパに送る信号である。

    【0056】この発明を常圧流動層ボイラの緊急停止時に実施することにより、流動層内の燃焼は不活性ガスにより急激に停止に向い、かつ層内温度も低下するので層内のボイラ伝熱管は損傷することなく急速なボイラ停止をすることができる。

    【0057】また、流動層を分割して冷却気体を層内に上方,側面,下方の3方向より大量導入できるので冷却効果が増し冷却に必要な時間が大幅に短縮化される。 また不活性ガスの後に空気を冷却媒体として用いることができるので高価な不活性ガスを大量に消費する必要がなくなり経済的である。

    【0058】この発明を加圧流動層ボイラの緊急停止時に実施することにより流動層内の燃焼は不活性ガスにより急激に停止に向い、かつ層内温度が低下するので層内のボイラ伝熱管は損傷することなく急速なボイラ停止をすることができる。 また、火炉上部に冷却媒体を投入するのでガスタービン圧縮機の背圧は下がり圧縮機のサージングを避けた圧縮機の運転ができる。 また流動層を分割して上から順に冷却空気を投入するので層の中に空気通過流路が形成されやすくなるのでガスタービン圧縮機の背圧も下がりガスタービン圧縮機のサージングを避けた運転ができる。

    【0059】火炉内の流動層に対して上方,側面の下方の3方向より同時に大量の冷却気体を投入できるので緊急停止後の高温流動層のみならず、下流側の高温機器も一括して冷却でき、次の再起動時間が大幅に短縮化される。

    【0060】図4に示す如く流動層中間部より冷却空気が気泡となって高温流動層中に投入される為、層温度は単に下部より冷却気体を投入するよりはるかに早く冷却される。 流動層の上部は背圧が低い為、冷却気体が多く投入できるので特に冷却速度は加速される。 図3に従来下部のみより冷却していた場合に比較して大幅に冷却効果があり、冷却時間は短縮される。 又、ガスタービン圧縮機の背圧が下がり、かつ流量を増加できるので図5に示す如くガスタービンのサージング制限を下廻る安全なガスタービン空気圧縮機の運用が可能となった。 図5
    は、本発明では圧縮機の吐出冷却風量Qにおける圧力比をπ1からπ2へ減少させることができる事を示している。

    【0061】又、従来の冷却方法では図6に示す如く、
    流動層高さ×層温の全熱量を冷却する必要があり長い時間を要していた。 今回の発明により流動層の上部及び中間部の冷却気体を投入することによって、図6中の三形の2重斜線部のみ冷却すれば良くはるかに冷却必要熱量が下がりガスタービン圧縮機の再起動時間が短縮化される効果がある。

    【0062】つまり、本発明は、常圧および加圧流動層ボイラ夫々についての緊急停止時のボイラ冷却時間の短縮化を達成でき、緊急停止した流動層の内には未燃石炭が残留しておりこれを再燃させることなく早急に流動層を冷却するものである。 本発明は、不活性ガスのみならず石炭の自燃温度以下では空気を冷却媒体として用いることができる。 加圧流動層ボイラの場合は圧縮機を用いて冷却できる。

    【0063】

    【発明の効果】本発明は、常圧及び加圧流動層ボイラの緊急停止時間を大幅短縮化することができる。 更には冷却用不活性ガスの節約ができ、ボイラ火炉内で流動層の冷却が可能となる。 そして系外へ高温の流動媒体を排出し冷却する設備がいらなくなる。

    【図面の簡単な説明】

    【図1】この発明を常圧流動層ボイラに適用した実施例であり、その装置の配管・機器系統構成と制御系統を示す図面である。

    【図2】この発明を加圧流動層ボイラに適用した実施例であり、その装置の配管・機器系統構成と制御系統を示す図面である。

    【図3】本発明による冷却短縮時間を示す図面である。

    【図4】流動層の上部,中間部,下部に冷却気体を投入した時の層中の気泡の成長する様子を示す図面である。

    【図5】ガスタービン圧縮機のサージング制限と本発明による運転点を示した図面である。

    【図6】今回の発明により必要冷却熱量が従来よりも減少する様子を示す図面である。

    【符号の説明】

    1…常圧流動層ボイラ、4…送風機、23a…常圧上部冷却気体取入ノズル、23b,23c…常圧流動層内冷却気体取入ノズル、23d…常圧下部冷却気体取入ノズル、29…常圧不活性ガスボンベ、51…ボイラ火炉(加圧流動層ボイラ)、62…圧縮機、99a…加圧上部冷却気体取入ノズル、99b,99c,99d…加圧流動層内冷却気体取入ノズル、99e…加圧下部冷却気体取入ノズル、100…加圧不活性ガスボンベ、102
    …不活性ガス冷却循環ファン、108…不活性ガス冷却器、114…圧縮出口冷却空気管路。

    ───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 秀明 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 麻尾 孝志 茨城県日立市幸町三丁目2番1号 日立エ ンジニアリング株式会社内

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