JP2001235101A - 廃棄物を燃料とする高温高圧循環流動層ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 廃棄物を燃料とする循環流動層ボイラに於い
て、特殊な耐食性材や特殊な腐食防止工法を用いること
なしに、６０ｋｇ／ｃｍ² 以上の高温高圧蒸気を発生す
ることができ、製造コストが安価で、しかも発電効率の
一層の向上を可能とした循環流動層ボイラを提供する。 【解決手段】 燃焼室部Ａとサイクロン部Ｂとバックパ
ス部Ｃとを備えた蒸気圧力が６０ｋｇ／ｃｍ² 以上の廃
棄物を燃料とする循環流動層ボイラに於いて、前記燃焼
室部Ａの外囲いの全部又は一部をメンブレン壁１により
形成してその内側表面を高伝熱性の炉材で覆うと共に、
前記サイクロン部Ｂのループシール部Ｂ₂内に蒸気過熱
器２１と飽和水管２１の何れか一方又は両方を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は都市ごみや産業廃棄
物、ＲＤＦ、汚泥等（以下廃棄物と呼ぶ）を燃料とする
循環流動層ボイラに関するものであり、特殊な耐食性鋼
材の使用や特殊な腐食防止工法の採用による製造コスト
の大幅な上昇を招くことなしに、６０ｋｇ／ｃｍ² 以上
の高温・高圧蒸気が得られるようにした高温高圧循環流
動層ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、廃棄物（ＲＤＦ）を燃料として
４００°、４０ｋｇ／ｃｍ² の蒸気を発生できるように
した従前の循環流動層ボイラの一例を示すものであり、
当該循環流動層ボイラは燃焼室部Ａとサイクロン部Ｂと
バックパス部Ｃ等から形成されている。

【０００３】当該循環流動層ボイラの燃焼室部Ａは流動
燃焼部Ａ₁ 及び吸熱部Ａ₂ を備えており、燃焼室部Ａの
外囲いは、隣接する水管相互間をひれ板を介して気密状
に連結して成る所謂メンブレン壁１により構成されてい
る。また、前記流動燃焼室部Ａ₁ のメンブレン壁１及び
吸熱部Ａ₂ 上方部のメンブレン壁１の内側表面には炉材
２が配設されており、メンブレン壁１を形成するボイラ
チューブ（図示省略）及びボイラチューブ間を連結密封
するひれ板（図示省略）の保護が図られている。尚、図
３に於いては、燃焼室部Ａの外囲いの全体をメンブレン
壁１により形成しているが、吸熱部Ａ₂ のみをメンブレ
ン壁１とする場合もある。

【０００４】前記サイクロン部Ｂはサイクロン本体Ｂ₁
とループシール部Ｂ₂ とを備えており、ループシール部
Ｂ₂ では、流動エアａ₃ の供給により流動層が形成され
ている。また、サイクロン本体Ｂ₁ の胴部等は水管群に
よって形成されており、燃焼ガスＧの熱吸収が図られて
いる。更に、図３は４００℃、４０ｋｇ／ｃｍ² の蒸気
を発生する場合の例を示すものであるが、蒸気温度を５
００℃近傍の高温とした例では、前記ループシール部Ｂ
₂ に過熱管（図示省略）が設けられている。

【０００５】前記バックパス部Ｃは放射冷却部Ｃ₁ 、仕
切壁Ｃ₂ 及びガスパス部Ｃ₃ 等を備えており、バックパ
ス部Ｃの外囲いと仕切壁Ｃ₂ はメンブレン壁１により構
成されている。

【０００６】尚、図３に於いて、Ｆは燃料（ＲＤＦ）、
ａ₁ は１次エア、ａ₂ は２次エア、Ｇは燃焼ガス、Ｓは
流動媒体（砂）、３は燃料供給口、４は流動ノズル、５
はボトムドレーン、６は流動媒体導出口、７は流動媒体
戻し口、８は蒸気ドラム、９〜１１は管寄せ、１２は１
次過熱器、１３は２次過熱器、１４はバンクチューブ、
１５はエコノマイザ、１６は煙道、１６ａは排ガス出口
である。

【０００７】燃料Ｆは燃料供給口３を通して流動層燃焼
部Ａ₁ の底部へ供給され、流動ノズル４から噴出する１
次エアａ₁ に形成された所謂濃厚層内へ混入し、２次エ
アａ ₂ の供給により激しく燃焼をする。燃焼ガスＧと舞
い上った流動媒体Ｓ等は、吸熱部Ａ₂ 上方の流動媒体導
出口６からサイクロン部Ｂへ導出され、ここで燃焼ガス
Ｇと流動媒体Ｓとに分離される。補集された流動媒体Ｓ
は、ループシール部Ｂ₂ を経て流動媒体戻し口７から流
動燃焼部Ａ₁ へ戻される。

【０００８】燃焼ガスＧからの熱吸収は、燃焼室部Ａの
メンブレン壁１、バックパス部Ｃの各メンブレン壁１、
サイクロン部Ｂの水管群、ガスパス部Ｃ₃ 内に設けた各
過熱器１２、１３・バンクチューブ１４・エコノマイザ
１５等で行なわれる。また、排ガス出口１６ａから排出
された約１５０°〜２００℃の燃焼排ガスＧ ₀ ′は廃ガ
ス処理装置及び誘引通風機（図示省略）等を通して煙突
より大気中へ放出される。

【０００９】ところで、前記燃料Ｆを形成する廃棄物内
には、通常多量の塩化ビニールや塩化ナトリウム（Ｎａ
Ｃｌ）等が含まれている。その結果、燃焼により生じた
燃焼ガスＧは、そのＨＣｌ濃度が必然的に５００〜２０
００ｐｐｍ程度の高濃度値となる。一方、周知のよう
に、温度が約７００℃以上の高温燃焼ガスにさらされた
ボイラを構成する金属材には、金属材の温度が約３３０
℃以上になると、ＨＣｌとダスト中の塩類等に起因する
高温腐食が発生し、ボイラの寿命が１年も持たなくな
る。

【００１０】即ち、一般的に使用されているＨＣｌ含有
燃焼ガスの腐食特性によると、金属温度が１５０°〜３
３０℃であれば腐食の度合いが相対的に低くなる。その
結果、例えば蒸気過熱器の場合、蒸気温度が３００℃以
下であれば過熱管の管壁温度も約３３０℃以下となるた
め、炭素鋼製の過熱管を使用しても激しいＨＣｌ腐食の
発生を回避することができ、寿命が大幅に縮まるという
事態に至らない。そのため、従前の廃棄物を燃料とする
ボイラに於いては、蒸気温度を約３００℃以下に制約す
るのが慣行となっており、結果として１０〜１５％程度
の発電効率を得るのが限度となっている。尚、現在、都
市ごみ焼却炉におけるボイラでは、４０ｋｇ／ｃｍ² ×
４００℃の蒸気条件が最高のものであり、過熱器管には
ＳＵＳ材が使用されている。

【００１１】一方、前記図３の循環流動層ボイラでは、
サイクロン本体Ｂ₁ と流動燃焼部Ａ ₁ との間の流動媒体
Ｓの循環経路に、シールと流動媒体の循環を目的として
流動層から成るループシール部Ｂ₂ が形成されている。
従って、このループシール部Ｂ₂ 内に熱交換器（蒸気過
熱器）を設置することにより、４００℃以上の高温蒸気
を得ることができる。何故なら、ループシール部Ｂ₂ 内
には燃焼ガスＧが殆んど存在せず、ＨＣｌ濃度が略零で
あるうえ管壁にダストが付着することも殆んど無く、高
温腐食が発生しないからである。

【００１２】しかし、循環流動層ボイラでは、燃焼室部
Ａを形成するメンブレン壁１に燃焼ガスＧや流動媒体Ｓ
を直接に接触させることによって熱を吸収し、燃焼室部
Ａの温度が過度に上昇するのを防止するようにしてい
る。ところが、蒸気条件を１００ｋｇ／ｃｍ² ・５００
℃に設定した場合、この種の循環流動層ボイラの一般的
な仕様に於いては、ボイラ缶水温度が約３２０℃とな
り、その結果、燃焼室部Ａの吸熱部Ａ₂ を構成するメン
ブレン壁１の水管温度は３３０℃以上となる。また、メ
ンブレン壁１を構成するひれ板の中間部の温度は、前記
水管の温度よりも更に上昇することになる。その結果、
一般的に使用されている炭素鋼ではメンブレン壁１に於
ける前記高温腐食の発生が不可避となり、さらに流動媒
体磨耗も加わるため燃焼室部Ａを形成するメンブレン壁
１に何等かの特別な腐食と磨耗の防止策が必要となる。

【００１３】また、腐食に関しては、バックパス部Ｃを
形成するメンブレン壁１についても同様である。例え
ば、この種循環流動層ボイラの一般的な仕様に於いて
は、バックパス部Ｃのガスパス部Ｃ₃ へ流入する燃焼ガ
スＧの温度を約６５０℃以下になるようにしている。そ
のため、ガスパス部Ｃ₃ の上流側にメンブレン壁１から
成る放射冷却部Ｃ₁ や仕切壁Ｃ₂ を設け、燃焼ガスＧの
熱を吸収するようにしている。何故なら、同じ蒸気温度
でも、燃焼ガスＧの温度の低い方が蒸気過熱器１２・１
３の寿命が長くなり、高温腐食によるトラブルの発生頻
度も少なくなることが経験上知られているからである。
しかし、蒸気条件を１００ｋｇ／ｃｍ² ・５００℃に設
定した場合には、前記吸熱部Ａ₂ に於けるメンブレン壁
１の場合と同様に、バックパス部Ｃの放射冷却部Ｃ₁ 等
を形成するメンブレン壁１に高温腐食が発生することに
なり、一般的な炭素鋼材をそのまま使用することが出来
なくなる。

【００１４】その結果、図３の従前の循環流動層ボイラ
に於いては、蒸気圧力は６０ｋｇ／ｃｍ² 位いが限度と
なっており、それ以上の高温・高圧化は不可能な状態に
ある。何故なら蒸気圧力が約６０ｋｇ／ｃｍ² 以下であ
れば、缶水温度が約２８５℃となり、従ってひれ板の温
度も３２０℃を越えることがない。その結果、７００℃
以上の高温燃焼ガスＧ内に於いても、顕著な高温腐食が
生じないからである。

【００１５】尚、図３の従前の循環流動層ボイラに於い
ても、メンブレン壁１を特殊な耐食鋼を用いて構成した
り、或いは溶射による保護膜等を使用することにより、
蒸気条件を６０ｋｇ／ｃｍ² ・４００℃以上に設定する
ことができる。しかし、この場合にはボイラの製造コス
トが大幅に高騰するにもかかわらず、長期の寿命が得ら
れないと云う問題がある。特に、腐食と磨耗が進行する
燃焼室においては、寿命の予測もできないと云う問題が
ある。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従前の循環
流動層ボイラに於ける上述の如き問題、即ち蒸気圧力
を約６０ｋｇ／ｃｍ² 以上に設定した場合には、ボイラ
の缶水温度が約２８５℃以上となり、燃焼室部Ａの吸熱
部Ａ₂ を構成するメンブレン壁１やバックパス部Ｃを構
成するメンブレン壁１の高温腐食が不可避となり、結果
として、蒸気の高温高圧化による発電効率の大幅な向上
が図れないこと、及び耐腐食性材や特殊工法による腐
食防止策を施して蒸気の高温・高圧化を図った場合に
は、ボイラの製造コストの高騰を招くだけでなく、寿命
が極めて短いこと等の問題を解決せんとするものであ
り、燃焼室部Ａを形成するメンブレン壁１の内側表面を
高熱伝導性の薄い保護炉材で覆うと共に、ループシール
部Ｂ₂ 内に蒸気過熱器や飽和水管等の熱交換器を設置す
ること等により、特殊な耐食性鋼材を使用したり、メン
ブレン壁に溶射等の特殊な保護対策を施すことなしに１
００ｋｇ／ｃｍ² ・５００℃程度の高温・高圧蒸気が得
られ、経済性に優れた廃棄物を燃料とする高温高圧循環
流動層ボイラを提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、燃焼
室部Ａとサイクロン部Ｂとバックパス部Ｃとを備えた蒸
気圧力が６０ｋｇ／ｃｍ² 以上の廃棄物を燃料とする高
温高圧循環流動層ボイラに於いて、前記燃焼室部Ａの外
囲いの全部又は一部をメンブレン壁１により形成してそ
の内側表面を高伝熱性の炉材で覆うと共に、前記サイク
ロン部Ｂのループシール部Ｂ₂ 内に蒸気過熱器２１と飽
和水管２１の何れか一方又は両方を設ける構成としたも
のである。

【００１８】請求項２の発明は請求項１の発明に於い
て、燃焼室部Ａに再循環排ガス供給口１９を設け、バッ
クパス部Ｃの排ガス出口２７の下流側に設置される排ガ
ス処理設備出口ダクトより分岐した再循環排ガスＧ₀ を
前記再循環排ガス供給口１９へ供給することにより、燃
焼室での必要吸熱量を低減し、燃焼室の大型化を防ぎ、
燃焼室部Ｃの燃焼温度を調整する構成としたものであ
る。

【００１９】請求項３の発明は請求項１又は請求項２の
発明に於いて、燃焼室のメンブレン壁１の内側表面を炭
化珪素等の熱伝導性の良い炉材を用いて６０ｍｍ以下の
薄い層として施工し、メンブレン壁面を保護すると共
に、燃焼室での熱吸収を確保するものである。

【００２０】請求項４の発明は請求項１、請求項２又は
請求項３の発明に於いて、バックパス部Ｃを築炉構造の
バックパス部Ｃとすると共に、当該バックパス部Ｃ内の
蒸気過熱器の前後にエコノマイザを配設する構成とした
ものである。

【００２１】請求項５の発明は請求項１、請求項２又は
請求項３の発明に於いて、バックパス部Ｃを、外囲いを
メンブレン壁１により形成してその内側表面を高伝熱性
の炉材で覆った構成の放射冷却部Ｃ₁ と、当該放射冷却
部Ｃ₁ に連通する築炉構造のガスパス部Ｃ₃ とから形成
し、前記ガスパス部Ｃ₃ 内の蒸気過熱器の前後にエコノ
マイザを配設する構成としたものである。

【００２２】請求項６の発明は請求項１、請求項２、請
求項３、請求項４又は請求項５の発明に於いて、１次蒸
気過熱器１２及び２次蒸気過熱器１３で過熱した蒸気を
減温器２６で減温したあと、前記ループシール部Ｂ₂ に
設けた３次蒸気過熱器２１により過熱する構成としたも
のである。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の各
実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態を示
すブロック線図であり、図２は本発明の第２実施形態を
示すブロック線図である。尚、図１及び図２に於いて、
前記図３に示した従前の循環流動層ボイラと同一の部材
には、これと同一の参照番号を付している。

【００２４】図１及び図２に於いて、Ａは燃焼室部、Ｂ
はサイクロン部、Ｃはバックパス部であり、図２の第２
実施形態では、バックパス部Ｃの構成が図１の第１実施
形態に比較して若干異なっている。

【００２５】前記燃焼室部Ａは流動燃焼部Ａ₁ と吸熱部
Ａ₂ から構成されており、箱形（又は筒形）に形成され
ている。当該燃焼室部Ａの外囲いは、水管相互間をひれ
板で溶接により気密状に連結した構造の所謂メンブレン
壁１により形成されている。

【００２６】また、前記吸熱部Ａ₂ を形成するメンブレ
ン壁１の内側表面は、厚さ２０〜５０ｍｍ程度の比較的
薄い高伝熱性の炉材２ａ（例えば炭化硅素ＳｉＣ等）に
よりその全面が覆われている。即ち、前記薄い炉材２ａ
は、メンブレン壁１の内表面に短かいスタッドを多数植
立し、これに炉材を塗り込み固定するようにした所謂ス
タッド施工方法により設けられており、メンブレン壁１
の内側表面へ燃焼ガスＧが直接に接触してＨＣｌ等によ
る高温腐食が発生するのを防止している。

【００２７】更に、前記流動燃焼部Ａ₁ （燃焼室部Ａの
ボトム部）の内側表面は、壁面に沿って流下する流動媒
体Ｓによる摩耗と流動層の温度保持（最低８５０℃の温
度を２秒間以上）との観点から、比較的厚いプレキャス
ターブロック或いはキャスター等から成る炉材２ｂによ
って、その全面が覆われている。

【００２８】尚、図１に於いては、燃焼室部Ａの外囲い
全体をメンブレン壁１により構成しているが、所謂スタ
ッド施工を施した吸熱部Ａ₂ の部分のみをメンブレン壁
１とし、流動燃焼部Ａ₁ の方は水管囲とせず、通常の鉄
板囲の内表面側に炉材を配設した構成とすることも可能
である。また、前記燃焼室部Ａには、燃料供給口３、流
動ノズル４、ボトムドレーン排出口５、流動媒体導出口
６、流動媒体戻し口７、蒸気ドラム８、管寄せ９ａ・９
ｂ・９ｃ、１次エア供給口１７、２次エア供給口１８、
再循環排ガス供給口１９ａ・１９ｂが夫々設けられてい
る。

【００２９】前記再循環排ガス供給口１９ａ・１９ｂは
流動燃焼部Ａ₁ の低部と吸熱部Ａ₂の低部に夫々設けら
れており、バックパス部Ｃの下流側例えば排ガス処理設
備出口に於いて分岐吸引した燃焼排ガスＧ₀ ′を適宜量
炉内へ再循環排ガスＧ₀ として供給することにより、吸
熱部Ａ₂ の上部より流出する燃焼ガスＧの温度を約９０
０℃以下に調節するようにしている。即ち、スタッド施
工により配設した炉材２ａを通して燃焼ガスＧの熱を吸
収する場合には、炉材２ｂの熱伝導抵抗によって吸熱性
が若干低下する。そのため、燃焼温度を約９００℃に保
持するには燃焼室部Ａの背丈を高くし伝熱面を増やさな
ければならず、この背丈の延伸を防止するために、温度
約１８０℃の再循環排ガスＧ₀ を燃焼室部Ａ内へ供給す
るようにしている。尚、図１に於いては、後述するよう
にボイラの定常運転時に於いて、約５〜３０％の量の排
ガス再循環を行なっている。

【００３０】前記サイクロン部Ｂはサイクロン本体Ｂ₁
とループシール部Ｂ₂ とから形成されている。また、図
１の例ではサイクロン本体Ｂ₁ の外壁体はメンブレン壁
と同一の構造物でもって形成されており、その内側表面
は耐熱・耐摩耗性を備えた高熱伝導性の炉材（例えばＳ
ｉＣ等）により被覆保護されているが、部分的にメンブ
レン構造とすることも、また通常の鉄板囲いの内表面側
に炉材を配設する構造とすることもできる。更に、前記
ループシール部Ｂ₂ へは、その底部から流動エアａ₃ が
供給されており、これによってループシール部Ｂ₂ 内の
流動媒体Ｓは所謂流動層を形成している。

【００３１】前記ループシール部Ｂ₂ の内部には、飽和
水管２０や３次蒸気過熱器２１等の熱交換器が設けられ
ており、当該ループシール部Ｂ₂ に於いて流動媒体Ｓの
熱を吸収することにより、前記燃焼室部Ａの背丈を低く
したり、或いは低温再循環排ガスＧ₀ の量を低減するよ
うにしている。尚、前記３次蒸気過熱器２１と飽和水管
２０は、熱バランスによってその何れか一方又は両方が
設けられることになる。

【００３２】前記バックパス部Ｃは所謂築炉構造によっ
て筒状に形成されており、外囲いがメンブレン壁構造で
ないため、溶射加工や耐食性の高級材料を使用する等の
高温腐食対策は不要となる。当該バックパス部Ｃには、
高温燃焼ガスＧの入口側から順に２次エコノマイザ２
２、第１バンクチューブ２３、１次蒸気過熱器１２、２
次蒸気過熱器１３、第２バンクチューブ２４、１次エコ
ノマイザ２５が夫々配設されており、燃焼ガスＧの熱が
接触伝熱等により順次吸収される。

【００３３】即ち、ボイラ給水Ｗ₀ は１次エコノマイザ
２５及び２次エコノマイザ２２を通して蒸気ドラム８へ
供給される。また、蒸気ドラム８からの発生蒸気は１次
蒸気過熱器１２、２次蒸気過熱器１３、減温器２６、３
次蒸気過熱器２１を通して約１００ｋｇ／ｃｍ² ・５０
０℃の高温高圧蒸気Ｓｔとなり、蒸気タービン（図示省
略）へ供給される。尚、減温器２６は３次蒸気過熱器２
１の出口蒸気温度が計画温度になるように２次蒸気過熱
器１３からの過熱蒸気の温度を調整する。

【００３４】前記２次エコノマイザ２２は約８００℃の
高温燃焼ガスＧの温度を約６５０℃以下まで低下させる
ものである。２次エコノマイザ２２出口のボイラ給水Ｗ
₀ の温度が約３００℃であるため、２次エコノマイザ２
２の熱交換管の管壁温度は約３２０℃以下に保持されて
おり、従って、８００℃の高温燃焼ガスＧ中にあって
も、顕著な高温腐食は生じない。

【００３５】前記第１バンクチューブ（ボイラ蒸発管）
２３及び第２バンクチューブ２４は吸熱バランスを取る
ために設けられおり、これにより飽和蒸気に必要な吸熱
量の不足分を補い、エコノマイザに於ける所謂蒸発エコ
の発生を防止するようにしている。前記第１バンクチュ
ーブ２３には炭素鋼に溶射保護層を設けたものを、ま
た、第２バンクチューブ２４にはステンレス鋼を夫々使
用しているが、何れの型式のものを用いてもよいことは
勿論である。また、取替容易な構造として炭素鋼を用い
ても良い。尚、炭素鋼に溶射保護層を設ける工法は、従
前のメンブレン壁に溶射保護層を設ける場合に比較して
施工が容易となり、ヒレ部分がないため寿命も長く、補
修費や腐食対策費の削減が可能となる。また、当該両バ
ンクチューブ２３、２４は、燃焼させる廃棄物燃料Ｆの
発熱量によってその設置の是非が決まることになり、発
熱量の少ない燃料Ｆの場合にはこれ等の設置が省略され
る。

【００３６】前記１次蒸気過熱器１２及び２次蒸気過熱
器１３は、従前のこの種ボイラで使用されているものと
同様のものであり、約６２０℃の燃焼ガスＧは２次蒸気
過熱器１３の出口に於いて約５００℃になる。また、前
記２次エコノマイザ２５の熱交換管は炭素鋼製であり、
約２００℃のボイラ給水Ｗ_O が約３００℃に加熱され
る。

【００３７】図２は、本発明の第２実施形態を示すもの
であり、バックパス部Ｃのみが図１の第１実施形態の場
合と異なっている。即ち、第２実施形態では、バックパ
ス部Ｃが放射冷却部Ｃ₁ とガスパス部Ｃ₃とから形成さ
れており、放射冷却部Ｃ₁ に於いて約８００℃から約６
５０°〜７００℃に冷却された燃焼ガスが、ガスパス部
Ｃ₃ へ流入する。従って、図１のガス流れ方向での過熱
器入口のバンクチューブ２３が不要となり、２次エコノ
マイザのみで排ガス温度は約６２０℃に下がる。

【００３８】前記放射冷却部Ｃ₁ は、全体の外囲いがメ
ンブレン壁１によって形成されており、且つメンブレン
壁１の内表面は、薄い耐熱・高伝熱性の炉材２ａ（例え
ばＳｉＣ等）によって覆われており、高ＨＣｌ濃度の燃
焼ガスＧが直接に接触するのを防止して、腐食の発生を
押えている。

【００３９】前記ガスパス部Ｃ₃ は所謂築炉構造により
筒状に形成されており、その内部には２次エコノマイザ
２２、１次蒸気過熱器１２、２次蒸気過熱器１３、バン
クチューブ１４が配設されている。尚、２５は２次エコ
ノマイザであり、排ガス用煙道１６内に設けられてい
る。また、２８はダスト排出用コンベアである。

【００４０】当該図２の第２実施形態に於いては、放射
冷却部Ｃ₁ に於ける吸熱により燃焼ガスＧの温度を６５
０°〜７００℃に低下させ、次に２次エコノマイザ２２
により温度を約６２０℃に低下させることにより、第１
バンクチューブを省略するようにしている。尚、２次エ
コノマイザ２２は、第１実施形態の場合と同じ理由によ
って炭素鋼製としているが、入口側の燃焼ガス温度が６
５０°〜７００℃に一層減温されているため、ＨＣｌ等
による高温腐食の発生はより少なくなる。

【００４１】次に、本発明に係る循環流動層ボイラを用
いて５００℃・１００ｋｇ／ｃｍ²程度の高温高圧蒸気
を発生させる場合の作動状況を説明する。図１を参照し
て、燃料として低位発熱量３７００ｋｃａｌ／ｋｇのＲ
ＤＦ燃料Ｆを１００ｔｏｎ／日の割合で供給し、所謂流
動層燃焼をさせる（総入熱量１５４２万ｋｃａｌ／
ｈ）。尚、燃焼室部Ａの外形寸法は約３０００ｍｍＷ×
３０００ｍｍＬ×２０，０００ｍｍＨ（高さ）であり、
またバックパス部Ｃの外形寸法は約３８００ｍｍＷ×３
８００ｍｍＬ×２０，０００ｍｍＨ（高さ）としてい
る。

【００４２】ＲＤＦ燃料の燃焼により、ボイラの定常運
転時に於ける燃焼室部Ａ内の燃焼ガス温度は約８７０°
〜９００℃となり、流動媒体導出口６からは約８８０℃
の燃焼ガスＧ（約４３，０００Ｎｍ³ ／ｈ・排ガス再循
環を含む）と流動媒体（砂）Ｓとの混合物がサイクロン
部Ｂへ導出される。尚、ボイラの定常運転時に於ける１
次エアａ₁ の供給量は約２０，０００Ｎｍ ³ ／ｈ（温度
約３０℃）に、また、２次エアａ₂ の供給量は１２，０
００Ｎｍ³／ｈ（温度約３０℃）に、更に、再循環排ガ
スＧ₀ の供給量は７２，０００Ｎｍ ³ ／ｈ（再循環率２
０％・温度約１８０℃）に夫々設定している。

【００４３】サイクロン部Ｂで分離された流動媒体Ｓは
サイクロン本体Ｂ₁ 内で５０〜１００℃程度減温され、
ループシール部Ｂ₂ へ落下する。また、ループシール部
Ｂ₂へ落下した砂Ｓは、ここで流動エアａ₃ の供給によ
り流動され、その間に飽和水管２０や３次蒸気過熱器２
１によって冷却されたあと、流動媒体戻し口７から流動
燃焼部Ａ₂ 内へ戻される。

【００４４】前記サイクロン部Ｂに於いて約８００℃に
まで冷却された燃焼ガスＧは、バックパス部Ｃへ導入さ
れ、ここで２次エコノマイザ２２及び第１バンクチュー
ブ２３によって約６２０℃に冷却されたあと、１次蒸気
過熱器１２、２次蒸気過熱器１３で約５００℃に冷却さ
れる。その後、燃焼排ガスＧ₀ ′は第２バンクチューブ
２４及び１次エコノマイザ２５により約２３０°〜２５
０℃に冷却され、排ガス出口２７から廃ガス処理装置
（図示省略）へ送られ、浄化処理されたあと、誘引通風
機及び煙突（図示省略）を経て大気中へ放出される。

【００４５】ボイラ給水Ｗ₀ は、約１４０°〜１５０℃
で１次エコノマイザ２５へ供給され、２００°〜２２０
℃に加熱されたあと２次エコノマイザ２２へ入り、ここ
で約２９０°〜３００℃に加熱されたあと蒸気ドラム８
へ供給される。また、蒸気ドラム８からの飽和蒸気は、
１次蒸気過熱器１２及び２次蒸気過熱器１３に於いて約
４００℃に過熱される。その後減温器２６で温度調整を
されたあと、３次蒸気過熱器２１へ導入され、ここで約
５００℃に過熱されることにより、約１００ｋｇ／ｃｍ
² ・５００℃の高温高圧蒸気Ｓｔとなって蒸気タービン
（図示省略）へ供給される。

【００４６】

【発明の効果】本発明では、燃焼室部Ａを形成するメン
ブレン壁１の内側表面を熱伝導性の良好な比較的薄い層
状の炉材で保護するようにしている。その結果、蒸気条
件を約１００ｋｇ／ｃｍ² ・５００℃の高圧高温とする
ことにより、ボイラ缶水温度が約３１０°〜３２０℃の
高温になっても、メンブレン壁１に高ＨＣｌ濃度の燃焼
ガスＧやダスト等の相乗作用による激しい高温腐食が発
生せず、メンブレン壁１の耐用年数の大幅な延伸が可能
となる。

【００４７】また、メンブレン壁１内側表面に保護層を
形成することにより、メンブレン壁１の吸熱性が若干低
下する。これにより、燃焼室部Ａの温度は上昇傾向とな
る。しかし、サイクロン部Ｂのループシール部Ｂ₂ に飽
和水管２０や３次蒸気過熱器２１を設けて流動媒体Ｓの
熱を吸収する構成としているため、燃焼室部Ａ内の温度
は約８５０°〜９００℃に保持され、燃焼室の大型化を
防ぐことができる。

【００４８】本発明に於いては、排ガス再循環により廃
棄物燃料Ｆの発熱量が高い場合の余剰熱量を外部へ持ち
出し、燃焼室部Ａに於ける吸収熱量を減ずる構成として
いる。そのため、再循環排ガスＧ₀ の量を調整すること
により、燃焼室部Ａ内の温度を８５０〜９００℃に保持
でき、燃焼室部Ａの極端な大形化を有効に防止できる。

【００４９】また、排ガス再循環を行なうことにより、
ボイラ負荷が５０％以下に於いても、排ガス再循環量を
減らすことにより、燃焼室部Ａ内の温度を２秒間以上に
亘って８５０℃以上の温度に、助燃設備を稼働すること
なしに常に保持することができ、ダイオキシン低減のた
めのガイドラインの順守が低負荷においても可能とな
る。

【００５０】本発明に於いては２次エコノマイザ２２を
約８００℃の高温燃焼ガスＧ内に設け、燃焼ガスＧの温
度を６２０°〜６５０℃にまで冷却する構成としてい
る。その結果、１次蒸気過熱器１２や２次蒸気過熱器１
３に生ずる高温腐食が炭素鋼であっても比較的少なくな
り、ボイラ寿命の大幅な延伸が可能となる。また、前記
２次エコノマイザ２２出口のボイラ給水Ｗ₀ の温度は約
２９０°〜３００℃であり、その結果、管壁温度は約３
２０℃以下に保持されている。このため、約８００℃の
高温燃焼ガスＧ内に２次エコノマイザ２２が設置されて
いても、これに激しい高温腐食が生ずることはなく、長
寿命運転が可能となる。

【００５１】本発明に於いては、燃焼室部Ａやバックパ
ス部の放射冷却部Ｃ₁ のメンブレン壁１の内側表面を、
所謂スタッド工法により比較的薄い高伝熱性炉材層でも
って覆うようにしている。その結果、メンブレン壁１の
保護層を比較的安価に能率よく形成することができると
共に、吸熱性能の低下も極く僅かに押えることができ
る。これにより、従前のキャスタ等を使用する保護の場
合に比較して、保護層をより経済的に形成することがで
きるうえ、燃焼室部Ａの大形化を有効に押えることがで
きる。本発明は上述の通り優れた実用的効用を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る循環流動層ボイラの第１実施形態
を示すブロック構成図である。

【図２】本発明に係る循環流動層ボイラの第２実施形態
を示すブロック構成図である。

【図３】従前の廃棄物を燃料とする循環流動層ボイラの
概要を示すブロック構成図である。

【符号の説明】

ａ₁ は１次エア、ａ₂ は２次エア、ａ₃ は流動エア、Ｆ
はＲＤＦ燃料、Ｇは燃焼ガス、Ｓは流動媒体（砂）、Ｇ
₀ は再循環排ガス、Ｗ₀ はボイラ給水、Ｓｔは高温高圧
蒸気、Ａは燃焼室部、Ａ₁ は流動燃焼部、Ａ₂ は吸熱
部、Ｂはサイクロン部、Ｂ₁ はサイクロン本体、Ｂ₂ は
ループシール部、Ｃはバックパス部、Ｃ₁は放射冷却
部、Ｃ₂ は仕切壁、Ｃ₃ はガスパス部、１はメンブレン
壁、２は炉材、３は燃料供給口、４は流動ノズル、５は
ボトルドレーン排出口、６は流動媒体導出口、７は流動
媒体戻し口、８は上部蒸気ドラム、９乃至１１は管寄
せ、１２は１次蒸気過熱器、１３は２次蒸気過熱器、１
４はバンクチューブ、１５はエコノマイザ、１６は煙
道、１６ａは排ガス出口、１７は１次エア供給口、１８
は２次エア供給口、１９は再循環排ガス供給口、２０は
飽和水管、２１は３次蒸気過熱器、２２は２次エコノマ
イザ、２３は第１バンクチューブ、２４は第２バンクチ
ューブ、２５は１次エコノマイザ、２６は減温器、２７
はバックパス部の排ガス出口、２８はダスト排出用コン
ベア。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齋賀 亮宏 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ内 (72)発明者 谷口 和夫 兵庫県尼崎市金楽寺町２丁目２番33号 株 式会社タクマ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室部とサイクロン部とバックパス部
   とを備えた蒸気圧力が６０ｋｇ／ｃｍ² 以上の廃棄物を
   燃料とする高温高圧循環流動層ボイラに於いて、前記燃
   焼室部の外囲いの全部又は一部をメンブレン壁により形
   成してその内側表面を高伝熱性の炉材で覆うと共に、前
   記サイクロン部の下方のループシール部内に蒸気過熱器
   と飽和水管の何れか一方又は両方を設ける構成としたこ
   とを特徴とする廃棄物を燃料とする高温高圧循環流動層
   ボイラ。
2. 【請求項２】 燃焼室部に再循環排ガス供給口を設け、
   バックパス部下流側の排ガス処理設備出口で分岐した再
   循環排ガスを前記再循環排ガス供給口へ供給することに
   より、燃焼室部の燃焼温度を調整する構成とした請求項
   １に記載の廃棄物を燃料とする高温高圧循環流動層ボイ
   ラ。
3. 【請求項３】 燃焼室部のメンブレン壁の内側表面をス
   タッド工法により形成した炭化硅素より成る薄い層状の
   炉材により覆う構成とした請求項１又は請求項２に記載
   の廃棄物を燃料とする高温高圧循環流動層ボイラ。
4. 【請求項４】 バックパス部を築炉構造のバックパス部
   とすると共に、当該バックパス部内の蒸気過熱器の前後
   にエコノマイザを配設する構成とした請求項１、請求項
   ２又は請求項３に記載の廃棄物を燃料とする高温高圧循
   環流動層ボイラ。
5. 【請求項５】 バックパス部を、外囲いをメンブレン壁
   により形成してその内側表面を高伝熱性の炉材で覆った
   構成の放射冷却部と、当該放射冷却部に連通する築炉構
   造のガスパス部とから形成し、前記ガスパス部内の蒸気
   過熱器の前後にエコノマイザを配設する構成とした請求
   項１、請求項２又は請求項３に記載の廃棄物を燃料とす
   る高温高圧循環流動層ボイラ。
6. 【請求項６】 １次蒸気過熱器及び２次蒸気過熱器で過
   熱した蒸気を減温器で減温したあと、前記ループシール
   部に設けた３次蒸気過熱器により過熱する構成とした請
   求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に
   記載の廃棄物を燃料とする高温高圧循環流動層ボイラ。