特許 6202555 循環流動層ボイラの流動媒体回収器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6202555

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】循環流動層ボイラの流動媒体回収器

(51)【国際特許分類】

   F23C 10/10 20060101AFI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F23C10/10

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-118466(P2013-118466)

(22)【出願日】2013年6月5日

(65)【公開番号】特開2014-234976(P2014-234976A)

(43)【公開日】2014年12月15日

【審査請求日】2016年5月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133032

【氏名又は名称】株式会社タクマ

(74)【代理人】

【識別番号】100082474

【弁理士】

【氏名又は名称】杉本 丈夫

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(72)【発明者】

【氏名】吉本 聡

(72)【発明者】

【氏名】喜多 照行

【審査官】 杉山 豊博

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−３２２３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０１９７７５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５３４６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−３４０５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１０５１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１８０５５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−０３０６６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｃ １０／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流動層及び燃焼室を有する炉本体の燃焼室出口に接続されて構造上最低長さとした水平部及び水平部に下向きに連設された垂直部から成る燃焼室出口ダクトに一基又は複数基接続され、燃焼室出口ダクトから下向きに排出された排ガス、流動媒体、飛灰を受け入れ、重力加速度と遠心加速度によって排ガス及び飛灰と流動媒体とに分離し、排ガス中から流動媒体を回収する循環流動層ボイラの流動媒体回収器において、前記流動媒体回収器は、上端面に排ガス出口を形成した円筒胴部と、円筒胴部の下端部に設けられ、下方へ行くに従って漸次縮径すると共に、下端面に流動媒体出口を形成した円錐部と、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して下向き傾斜姿勢で接続され、円筒胴部にその接線方向に接続された入口ダクトとから成り、前記円筒胴部と入口ダクトを一体で構成したことを特徴とする循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【請求項2】

入口ダクトの傾斜角度αを１０°〜４５°に設定したことを特徴とする請求項１に記載の循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【請求項3】

流動媒体回収器の円筒胴部及び入口ダクトを水管パネル構造とすると共に、円筒胴部の水管と入口ダクトの水管を一体で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【請求項4】

入口ダクトを含まない流動媒体回収器の外形の大きさを２５００ｍｍ以下に、また、入口ダクトを含む流動媒体回収器の外形の大きさを３８００ｍｍ以下にそれぞれ設定したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【請求項5】

流動媒体回収器の流動媒体出口に伸縮継手を介してダウンカマーを接続すると共に、流動媒体回収器の排ガス出口に伸縮継手を介して排ガス出口ダクトを接続し、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【請求項6】

入口ダクトに入口ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入するようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の循環流動層ボイラの流動媒体回収器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バイオマスや石炭等を燃料とし、発電用を主とする蒸気ボイラとして使用される循環流動層ボイラの流動媒体回収器の改良に係り、特に、流動媒体回収器内に排ガス及び流動媒体等を導くダクト等に改良を加えることによって、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体の落下を滑らかに行えると共に、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、ダクト内での飛灰や流動媒体の堆積を抑制することができ、また、据付工事期間の短縮や据付工事費及び材料費の削減を図れるようにした循環流動層ボイラの流動媒体回収器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、循環流動層ボイラは、バイオマスや石炭、ＲＤＦ、木屑、都市ごみ、産業廃棄物、汚泥等の燃料に対して優れた燃焼性能を有するものであり、ごみ焼却施設の発電用蒸気ボイラとして使用されている。

【0003】

従来、この種の循環流動層ボイラとしては、例えば、特開平１０−２２０７０８号公報（特許文献１）や特開２００１−２３５１０１号公報（特許文献２）に開示されたものが知られている。

【0004】

図９は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、流動層２０ａ及び燃焼室２０ｂを有する炉本体２０と、炉本体２０にダクト２１を介して接続され、内筒２２を有するサイクロン２３と、サイクロン２３及び炉本体２０に接続されたループシール部２４等から構成されており、炉本体２０とサイクロン２３とループシール部２４等の構成材（水管壁等）による吸収熱及び煙道に配設した熱交換器等による吸収熱により発電用の高温高圧の過熱蒸気を発生させるようにしたものである。

【0005】

即ち、前記循環流動層ボイラによれば、燃料供給口２０ｃから炉内に供給された燃料は、流動層２０ａ内において流動ノズル（図示省略）から噴出する一次空気により流動砂等の流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼する。

【0006】

燃焼により発生した燃焼ガスや飛灰等の焼却残渣は、流動媒体Ｓと一緒に流動層２０ａから燃焼室２０ｂへ吹き上げられ、ここで流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼室２０ｂに供給される二次空気により燃焼ガスや未燃分を完全燃焼させた後、ダクト２１を通してサイクロン２３に導入される。

【0007】

サイクロン２３に導入された飛灰等を含んだ排ガスＧと流動媒体Ｓは、ここで遠心分離作用により流動媒体Ｓと、飛灰等を含んだ排ガスＧとに分離される。

【0008】

分離された流動媒体Ｓは、サイクロン２３からダウンカマー２５、ループシール部２４、流動媒体Ｓの戻し口２０ｄを通して炉本体２０の流動層２０ａ内へ戻され、流動媒体Ｓの持っている保有熱を再利用し、また、飛灰等を含んだ排ガスＧは、サイクロン２３から煙道を通って熱交換器等で熱を回収され、バグフィルタ等の排ガス処理装置により飛灰等を除去された後、煙突から大気中へ放出される。

【0009】

前記循環流動層ボイラは、炉本体２０内を上昇する燃焼ガスと流動媒体Ｓとの流速差が大きいため、炉内の全域で燃料と流動媒体Ｓの撹拌・混合が旺盛に行われ、燃焼反応が急速に進行する。その結果、低い空気過剰率でもって燃料を完全燃焼させることができ、未燃焼物損失の減少によるボイラ効率の向上や低空気過剰率による低ＮＯｘ燃焼が可能となる等の優れた効用を有するものである。

【0010】

ところで、標準的なサイクロンを採用する循環流動層ボイラにおいては、通常炉本体２０とサイクロン２３とを水平なダクト２１で連通状に接続しているが、この場合、低負荷燃焼を行うと、ダクト２１内のガス流速が遅くなり、また、ガス温度も低下するため、飛灰や流動媒体Ｓがダクト２１内に堆積・固化し、ダクト２１を閉塞し易くなると云う問題があった。この問題は、炉内に投入する燃料を変えた場合にも起こり得る。
また、ダクト２１内に飛灰や流動媒体Ｓが堆積・固化した状態で高負荷燃焼に移行した場合、ダクト２１内の開口面積が狭くなっているため、ダクト２１内のガス流速が急上昇し、排ガスＧ中に含まれる流動媒体Ｓによりサイクロン２３の周壁内面に摩耗を生じることになる。

【0011】

尚、循環流動層ボイラにおいて、ダクト内での飛灰等の堆積を抑制するため、特開平１１−０８２９６８号公報や特開２００５−０５８８７２号公報のようにダクトを傾斜させたものもある。
しかし、ただ単にダクト全体を傾斜させてサイクロンに接続する場合、ボイラ水管の構造が難しく、燃焼室を形成する炉本体とサイクロンとを一体で構成する必要がある。
また、ダクトの途中に伸縮継手（図示省略）を介設する場合、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積し易く、伸縮継手の能力低下や損傷を引き起こすことがある。

【0012】

更に、水平なダクトを採用する一般的なサイクロンや傾斜ダクトを採用するサイクロンでは、燃焼室との接続位置がサイクロンの横手方向にあり、トラックによる陸送を行う場合にサイクロンの径だけでなく、ダクトによる高さ方向の制約を受けるため、ダクトを分解・組立できる構造にすると共に、ダクトの分割位置を増やす等の対策が必要となる。

【0013】

更に、循環流動層ボイラにおいて、燃焼室とサイクロンのボイラ水管を一体で構成する場合、ボイラの熱伸び差に対応するため、循環流動層ボイラ全体を囲う形で支柱を構築し、最上部の梁から循環流動層ボイラ全体を吊り下げる構造とするが、循環流動層ボイラ自体は高さが２０ｍ〜４０ｍになる重量物であり、非常に大掛かりな支柱が必要になる。
また、循環流動層ボイラを吊り下げ構造とした場合、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱を構築した後、更に上部から吊り下げて設置する必要があるため、その据付工事に超大型のクレーンを必要とし、据付工事費が高くなる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0014】

【特許文献1】特開平１０−２２０７０８号公報

【特許文献2】特開２００１−２３５１０１号公報

【特許文献3】特開平１１−０８２９６８号公報

【特許文献4】特開２００５−０５８８７２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

本発明は、従前の水平なダクトを採用する一般的なサイクロンや傾斜ダクトを採用するサイクロンを用いた循環流動層ボイラにおける上述の如き問題、即ち、（１）低負荷運転でガス流速が低下したときに、飛灰や流動媒体がダクト内に堆積・固化してダクトを閉塞すること、（２）ダクトの途中に伸縮継手を介設した場合、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積すること、（３）循環流動層ボイラを吊り下げ構造としているため、非常に大掛かりな支柱が必要になって材料費や据付工事費が高くなること、等の問題を解決せんとするものであり、その目的は、流動媒体回収器内に排ガス及び流動媒体等を導くダクト等に改良を加えることによって、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体の落下を滑らかに行えると共に、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、ダクト内での飛灰や流動媒体の堆積を抑制することができ、また、据付工事期間の短縮や据付工事費及び材料費の削減を図れるようにした循環流動層ボイラの流動媒体回収器を提供することにる。

【課題を解決するための手段】

【0016】

本発明の請求項１の発明は、流動層及び燃焼室を有する炉本体の燃焼室出口に接続されて構造上最低長さとした水平部及び水平部に下向きに連設された垂直部から成る燃焼室出口ダクトに一基又は複数基接続され、燃焼室出口ダクトから下向きに排出された排ガス、流動媒体、飛灰を受け入れ、重力加速度と遠心加速度によって排ガス及び飛灰と流動媒体とに分離し、排ガス中から流動媒体を回収する循環流動層ボイラの流動媒体回収器において、前記流動媒体回収器は、上端面に排ガス出口を形成した円筒胴部と、円筒胴部の下端部に設けられ、下方へ行くに従って漸次縮径すると共に、下端面に流動媒体出口を形成した円錐部と、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して下向き傾斜姿勢で接続され、円筒胴部にその接線方向に接続された入口ダクトとから成り、前記円筒胴部と入口ダクトを一体で構成したことに特徴がある。

【0017】

本発明の請求項２の発明は、請求項１の発明において、入口ダクトの傾斜角度αを１０°〜４５°に設定したことに特徴がある。

【0018】

本発明の請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、流動媒体回収器の円筒胴部及び入口ダクトを水管パネル構造とすると共に、円筒胴部の水管と入口ダクトの水管を一体で構成したことに特徴がある。

【0019】

本発明の請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、入口ダクトを含まない流動媒体回収器の外形の大きさを２５００ｍｍ以下に、また、入口ダクトを含む流動媒体回収器の外形の大きさを３８００ｍｍ以下にそれぞれ設定したことに特徴がある。

【0020】

本発明の請求項５の発明は、請求項１〜４の何れかの発明において、流動媒体回収器の流動媒体出口に伸縮継手を介してダウンカマーを接続すると共に、流動媒体回収器の排ガス出口に伸縮継手を介して排ガス出口ダクトを接続し、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させたことに特徴がある。

【0021】

本発明の請求項６の発明は、請求項１〜５の何れかの発明において、入口ダクトに入口ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入するようにしたことに特徴がある。

【発明の効果】

【0022】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、円筒胴部に入口ダクトを下向き傾斜姿勢で接続しているため、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体の落下が滑らかになり、流動媒体回収器の円錐部に流動媒体がまとまって落ちることにより生じる閉塞を回避することができる。

【0023】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して入口ダクトを接続しているため、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、伸縮継手部分に飛灰や流動媒体が堆積すると云うことがなく、伸縮継手の損傷によるトラブルを回避することができる。

【0024】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、円筒胴部に入口ダクトを下向き傾斜姿勢で且つ接線方向に接続し、入口ダクトから排ガス、流動媒体及び飛灰を流動媒体回収器内に下向き傾斜姿勢で且つ接線方向へ導入するようにしているため、流動媒体回収器内で重力加速度と遠心加速度により流動媒体を分離・回収することができ、従来の一般的なサイクロンで使用している内筒が不要になり、設備費の削減や内筒の変形、脱落、閉塞等のトラブルを回避することができる。

【0025】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、円筒胴部と入口ダクトとを一体で構成しているため、据付工事期間の大幅な短縮が可能となる。

【0026】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、円筒胴部及び入口ダクトを水管パネル構造とすると共に、円筒胴部の水管（ボイラ水管）と入口ダクトの水管（ボイラ水管）を一体で構成しているため、現地での工事において水管の溶接工数を低減でき、据付工事期間をより短縮できる。

【0027】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、燃焼室出口ダクトの垂直部に伸縮継手を介して入口ダクトを接続し、流動媒体回収器の流動媒体出口に伸縮継手を介してダウンカマーを接続すると共に、流動媒体回収器の排ガス出口に伸縮継手を介して排ガス出口ダクトを接続し、流動媒体回収器を支柱により中間支持構造で自立させているため、燃焼室を有する炉本体も支柱による中間支持構造で自立させることができ、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱類が不要となり、支柱類を簡素化できて材料費や据付工事費を大幅に削減できると共に、工期も短縮することができる。

【0028】

本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、入口ダクトに入口ダクト内の底面と平行に且つ底面に近い位置に空気投入ノズルを設け、当該空気投入ノズルから空気を投入するようにしているため、未燃分を流動媒体回収器内で完全燃焼させることができると共に、入口ダクト内への飛灰等の堆積を防止することができる。
また、本発明の循環流動層ボイラの流動媒体回収器は、空気投入ノズルから空気と一緒に補充用流動媒体や脱硫剤、クリンカ抑制剤を投入しているため、燃焼室に直接投入することによる炉内温度の低下を抑制することができるうえ、補充用流動媒体や脱硫剤等の研磨効果により入口ダクト内をクリーニングすることができ、入口ダクトの閉塞を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の実施形態に係る流動媒体回収器を組み込んだ循環流動層ボイラの概略正面図である。

【図2】同じく循環流動層ボイラの概略平面図である。

【図3】本発明の実施形態に係る流動媒体回収器を示し、（Ａ）は流動媒体回収器の概略正面図、（Ｂ）はその概略平面図である。

【図4】図３に示す流動媒体回収器を示し、（Ａ）は流動媒体回収器の概略右側面図、（Ｂ）はその概略平面図である。

【図5】本発明の実施形態に係る流動媒体回収器を複数基用い、各流動媒体回収器を複数の燃焼室出口ダクトを介してそれぞれ炉本体に接続した循環流動層ボイラの概略正面図である。

【図6】図５に示す循環流動層ボイラの概略平面図である。

【図7】本発明の実施形態に係る流動媒体回収器を複数基用い、複数基の流動媒体回収器を一つの燃焼室出口ダクトを介して炉本体に接続した循環流動層ボイラの概略縦断面図である。

【図8】図７に示す循環流動層ボイラの概略平面図である。

【図9】従来の循環流動層ボイラの概略正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態に係る流動媒体回収器４を組み込んだ循環流動層ボイラを示し、当該循環流動層ボイラは、流動層１ａ及び燃焼室１ｂを有する炉本体１と、炉本体１に燃焼室出口ダクト２及び伸縮継手３を介して接続された円筒状の流動媒体回収器４と、流動媒体回収器４にダウンカマー５を介して接続されたループシール部６と、ループシール部６と炉本体１を接続する循環用ダクト７等から構成されており、炉本体１等の構成材（水管パネル等）による吸収熱及び煙道に配設した熱交換器等による吸収熱により発電用の高温高圧の過熱蒸気を発生させるようにしたものである。

【0031】

具体的には、前記炉本体１は、隣接する水管相互間をヒレ板を介して気密状に連結して成る水管パネルにより横断面形状が四角形に形成されており、その内部には、一次空気を吹き込む複数の流動ノズル（図示省略）を配設した流動層１ａと、二次空気が吹き込まれる燃焼室１ｂとが設けられている。この炉本体１を形成する水管パネルの外面は、断熱材及び鋼板製のケーシングで覆われている
また、炉本体１の側壁の上部位置には、炉内の燃焼ガス及び吹き上げられた飛灰、流動媒体Ｓを排出する燃焼室出口１ｃが形成されていると共に、炉本体１の側壁の下部位置には、排ガスＧから分離された流動媒体Ｓの戻し口１ｄが形成されている。

【0032】

尚、水管パネルの流動層１ａに対向する部分の内面には、耐火煉瓦やキャスタブル耐火物等の耐火物が内張りされており、流動化している流動媒体Ｓによる水管パネルの摩耗が防止されている。
また、水管パネルの燃焼室１ｂに対向する部分は、裸管状態としても良く、或いは耐摩耗性の金属を溶射して保護皮膜を形成し、この保護皮膜により水管パネルを保護するようにしても良い。

【0033】

上記の実施形態においては、炉本体１を水管パネル構造としたが、他の実施形態においては、炉本体１を、ケーシング内に耐火物を内張りして成る耐火物壁構造としても良い。
また、上記の実施形態においては、炉本体１の横断面形状を四角形としたが、他の実施形態においては、炉本体１の横断面形状を円形としても良い。

【0034】

前記燃焼室出口ダクト２は、四角筒状に形成されて水管パネル構造又は耐火物構造に構成されており、炉本体１の燃焼室出口１ｃに接続され、構造上最低長さとした四角筒状の水平部２ａと、水平部２ａに９０°下向きに連設された四角筒状の垂直部２ｂとから成る。
また、燃焼室出口ダクト２は、水平部２ａの底壁を燃焼室１ｂに対して下り傾斜状に傾斜させた状態で炉本体１の燃焼室出口１ｃに接続されており、水平部２ａの底壁の水平部２ａ分が構造上最低長さとなるように形成されている。
更に、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂの上端部には、流動砂等の補充用流動媒体、脱硫剤（石灰石やドロマイト等）及び粉末状のクリンカ抑制剤（Ｍｇ、Ｓｉ、Ｃａ、Ａｌ等の化合物）の投入口１ｃが形成されており、当該投入口１ｃから自然落下により補充用流動媒体、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入することができるようになっている。

【0035】

前記流動媒体回収器４は、図３及び図４に示す如く、上端面にフランジ構造の排ガス出口４ａを形成した円筒胴部４Ａと、円筒胴部４Ａの下端部に設けられ、下方へ行くに従って漸次縮径すると共に、下端面にフランジ構造の流動媒体出口４ｂを形成した円錐部４Ｂと、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して下向き傾斜姿勢で接続され、円筒胴部４Ａにその接線方向に接続された入口ダクト４Ｃとから成り、前記円筒胴部４Ａと入口ダクト４Ｃを一体で構成したものである。

【0036】

具体的には、円筒胴部４Ａは、隣接する水管相互間をヒレ板を介して気密状に連結して成る横断面形状が円形の水管パネル構造に構成されており、上端面の中央部には、フランジ構造の排ガス出口４ａが形成されている。
この円筒胴部４Ａは、その高さが比較的高い高さに形成されており、円筒銅部内で排ガスＧと流動媒体Ｓの分離が行われるようになっている。そのため、円筒銅部内には、従前のサイクロンの内筒に相当する部材は設けられていない。

【0037】

円錐部４Ｂは、下方へ行くに従って漸次縮径する円錐形状を呈し、鋼板及び耐熱材等の組み合せから成る耐火物構造に構成されており、下端面には、フランジ構造の流動媒体出口４ｂが形成されている。
この円錐部４Ｂは、その高さが極めて低い高さに形成されており、流動媒体Ｓのガイド機能のみを果たし、排ガスＧと流動媒体Ｓの分離機能を全く有しないものである。

【0038】

入口ダクト４Ｃは、円筒胴部４Ａと一体的に構成されており、フランジ構造の排ガス入口４ｃを有する四角筒状の垂直部４Ｃ′と、垂直部４Ｃ′の下端に連設されて円筒胴部４Ａに下向き傾斜姿勢で且つ接線方向に接続された四角筒状の傾斜部４Ｃ″とから成る。
また、入口ダクト４Ｃの垂直部４Ｃ′は、鋼板及び耐熱材等の組み合せから成る耐火物構造に構成され、一方、入口ダクト４Ｃの傾斜部４Ｃ″は、円筒胴部４Ａと同じ水管パネル構造に構成されており、円筒胴部４Ａの水管と傾斜部４Ｃ″の水管とが一体で構成されている。
更に、入口ダクト４Ｃの上流側部分には、空気投入ノズル８が一つ又は複数個設けられており、当該空気投入ノズル８から空気若しくは空気と補充用流動媒体Ｓ、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入することができるようになっている。この空気投入ノズル８は、入口ダクト４Ｃの垂直部４Ｃ′に傾斜部４Ｃ″内の底面と平行に且つ底面に限りなく近い位置に設けられており、傾斜部４Ｃ″内の底面に堆積する飛灰や流動媒体Ｓを吹き飛ばせるようになっている。

【0039】

尚、入口ダクト４Ｃの傾斜角度αは、入口ダクト４Ｃ内の排ガスＧの流速及び必要とする流動媒体回収器４の分級性能から適宜に決定されている。
また、入口ダクト４Ｃの断面積（高さ×幅）は、入口ダクト４Ｃ内を流通する排ガスＧの流速が所定の値になるように設定されている。
この実施形態においては、入口ダクト４Ｃの傾斜角度αを１０°〜４５°に設定し、また、入口ダクト４Ｃの断面積を入口ダクト４Ｃ内の排ガスＧの流速が循環流動層ボイラの最大負荷燃焼時で２０ｍ／ｓ以下になるように設定すると共に、低負荷燃焼時の下限を設けないようにしている。これらの値は、実機を用いた試験結果から決定されたものである。

【0040】

そして、流動媒体回収器４の排ガス入口４ｃは、伸縮継手３を介して燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに、流動媒体回収器４の流動媒体出口４ｂは、伸縮継手３を介して水管パネル構造又は耐火物構造の円筒状のダウンカマー５に、流動媒体回収器４の排ガス出口４ａは、伸縮継手３を介して円筒状の排ガス出口ダクト９にそれぞれ接続されている。
従って、流動媒体回収器４は、入口ダクト４Ｃ、ダウンカマー５及び排ガス出口ダクト９に伸縮継手３をそれぞれ介設することによって、炉本体１とは別に複数本の支柱１０による中間支持構造で自立させることができる。これに伴って、炉本体１も、複数本の支柱１０による中間支持構造で自立させることができる。

【0041】

尚、流動媒体回収器４の高さ及び直径は、循環流動層ボイラの容量に応じて適宜に選定されていることは勿論である。
また、流動媒体回収器４の外形の大きさは、トラックによる搬送に支障を来たさない程度に設定されている。
この実施形態においては、入口ダクト４Ｃを含まない流動媒体回収器４の外形の大きさは２５００ｍｍ以下に、また、入口ダクト４Ｃを含む流動媒体回収器４の外形の大きさは３８００ｍｍ以下にそれぞれ設定されている（図４参照）。

【0042】

前記ループシール部６は、その内部に仕切壁６ａと溢流部６ｂを備えたトラップ構造のボックス状の水管パネル構造又は耐火物壁構造に構成されており、流動媒体回収器４の円錐部４Ｂにダウンカマー５を介して接続されていると共に、炉本体１の戻し口１ｄに水管パネル構造又は耐火物構造の循環用ダクト７を介して接続され、炉本体１内と流動媒体回収器４内とをシールしつつ分離回収した流動媒体Ｓを炉本体１内の流動層１ａへ戻すようにしたものである。
また、ループシール部６内には、その底部から流動化空気が供給されており、これによりループシール部６内にも流動層１ａが形成されている。

【0043】

而して、上述した循環流動層ボイラによれば、燃料供給口（図示省略）から炉内に供給されたバイオマスや石炭等の燃料は、流動層１ａ内において炉本体１内の底部に配設した流動ノズル（図示省略）から噴出する一次空気により流動砂等の流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼する。

【0044】

燃焼により発生した燃焼ガスや飛灰等の焼却残渣は、流動媒体Ｓと一緒に流動層１ａから燃焼室１ｂへ吹き上げられ、ここで流動媒体Ｓと撹拌・混合されつつ燃焼室１ｂに供給される二次空気により燃焼ガスや未燃分を完全燃焼させた後、燃焼室出口ダクト２、伸縮継手３及び入口ダクト４Ｃを通して流動媒体回収器４に導入される。

【0045】

このとき、燃焼室出口ダクト２の水平部２ａの長さを構造上最低長さに設定しているため、燃焼負荷変動時や燃料変化時に燃焼室出口ダクト２内のガス流速が低下しても、飛灰や流動媒体Ｓが燃焼室出口ダクト２内に堆積・固化するのを抑制することができる。
また、流動媒体回収器４に入口ダクト４Ｃを下向き傾斜姿勢で接続しているため、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体Ｓの落下が滑らかになる。
更に、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して入口ダクト４Ｃを接続しているため、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、伸縮継手３部分に飛灰や流動媒体Ｓが堆積すると云うことがない。

【0046】

流動媒体回収器４に導入された飛灰等を含んだ排ガスＧと流動媒体Ｓは、ここで流動媒体Ｓと、飛灰等を含んだ排ガスＧとに分離される。即ち、流動媒体回収器４内では、排ガスＧ及び流動媒体Ｓ等が流動媒体回収器４内に下向き傾斜姿勢で且つ接線方向へ導入されているため、重力加速度とサイクロンと同様の遠心加速度によって、粒子径が大きくて重たい流動媒体Ｓは流動媒体回収器４の下方へ、また、軽い排ガスＧと粒子径が小さくて軽い飛灰は流動媒体回収器４の上方へ分けられる。

【0047】

この流動媒体回収器４においては、重力加速度と遠心加速度により流動媒体Ｓを分離・回収することができるため、従来の一般的なサイクロンで使用している内筒が不要になり、設備費の削減や内筒の変形、脱落、閉塞等のトラブルを回避することができる。

【0048】

分離された流動媒体Ｓは、流動媒体回収器４からダウンカマー５、ループシール部６、循環用ダクト７通して炉本体１の流動層１ａ内へ戻され、流動媒体Ｓの持っている保有熱を再利用される。
また、分離された飛灰等を含んだ排ガスＧは、流動媒体回収器４の排ガス出口ダクト９から煙道を通って熱交換器等で熱を回収され、バグフィルタ等の排ガス処理装置により飛灰等を除去された後、煙突から大気中へ放出される。

【0049】

尚、循環流動層ボイラの運転中においては、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂの上端に設けた投入口１ｃから自然落下により補充用流動媒体Ｓ、脱硫剤又はクリンカ抑制剤のうちの何れか一つ又は二つ以上を同時に投入している。また、入口ダクト４Ｃに設けた空気投入ノズル８からも、空気若しくは空気と補充用流動媒体、脱硫剤及びクリンカ抑制剤のうちの少なくとも何れか一つとの混合流体を投入している。

【0050】

その結果、補充用流動媒体や脱硫剤等を燃焼室１ｂに直接投入することによる炉内温度の低下を抑制することができるうえ、補充用流動媒体や脱硫剤等の研磨効果により燃焼室出口ダクト２内や入口ダクト４Ｃ内をクリーニングすることができ、燃焼室出口ダクト２や入口ダクト４Ｃの閉塞を防止することができる。
また、空気投入ノズル８から投入される空気により未燃分を流動媒体回収器４内で完全燃焼させることができると共に、入口ダクト４Ｃ内への飛灰等の堆積を防止することができる。

【0051】

このように、上述した循環流動層ボイラにおいては、炉本体１の燃焼室出口１ｃに接続された燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに流動媒体回収器４の傾斜状の入口ダクト４を接続すると共に、燃焼室出口ダクト２の水平部２ａの長さを構造上最低長さに設定しているため、燃焼負荷変動時や燃料変化時のガス流速低下によるダクト内（燃焼出口ダクト、伸縮継手３及び入口ダクト４Ｃ）での飛灰や流動媒体Ｓの堆積を抑制することができ、その結果、多種類の燃料を切り替えて単独燃焼若しくは混合燃焼させても、広い燃焼範囲（高ターンダウン）で安定した運転を行えると共に、低負荷運転も可能になる。

【0052】

また、この循環流動層ボイラに用いる流動媒体回収器４は、入口ダクト４Ｃを円筒胴部４Ａに下向き傾斜姿勢で接続すると共に、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して接続しているため、極低負荷運転を行った場合でも、流動媒体Ｓの落下が滑らかになり、流動媒体回収器４の円錐部４Ｂに流動媒体Ｓがまとまって落ちることにより生じる閉塞を回避することができるうえ、低負荷運転でガス流速が遅い場合でも、伸縮継手３部分に飛灰や流動媒体Ｓが堆積すると云うことがなく、伸縮継手３の損傷によるトラブルを回避することができる。

【0053】

更に、この循環流動層ボイラの流動媒体回収器４は、円筒胴部４Ａと入口ダクト４Ｃとを一体構造とすると共に、円筒胴部４Ａ及び入口ダクト４Ｃを水管パネル構造とし、円筒胴部４Ａの水管（ボイラ水管）と入口ダクト４Ｃの水管（ボイラ水管）を一体化しているため、据付工事期間の大幅な短縮が可能となると共に、現地での工事において水管の溶接工数を低減でき、据付工事期間をより短縮できる。。

【0054】

そのうえ、この循環流動層ボイラの流動媒体回収器４は、燃焼室出口ダクト２の垂直部２ｂに伸縮継手３を介して入口ダクト４Ｃを接続し、また、流動媒体回収器４の流動媒体出口４ｂに伸縮継手３を介してダウンカマー５を接続すると共に、流動媒体回収器４の排ガス出口４ａに伸縮継手３を介して排ガス出口ダクト９を接続し、更に、流動媒体回収器４を支柱１０により中間支持構造で自立させているため、燃焼室１ｂを有する炉本体１も支柱１０による中間支持構造で自立させることができ、循環流動層ボイラ全体を囲う支柱１０類が不要となり、支柱１０類を簡素化できて材料費や据付工事費を大幅に削減できると共に、工期も短縮することができる。

【0055】

図５及び図６は本発明の実施形態に係る流動媒体回収器４を二基用い、各流動媒体回収器４を二つの燃焼室出口ダクト２を介してそれぞれ炉本体１に接続したボイラ規模の大きな循環流動層ボイラを示し、当該循環流動層ボイラは、流動層１ａ及び燃焼室１ｂを有する炉本体１と、炉本体１に燃焼室出口ダクト２及び伸縮継手３を介してそれぞれ接続された二基の円筒状の流動媒体回収器４と、各流動媒体回収器４にダウンカマー５を介してそれぞれ接続された二つのループシール部６と、各ループシール部６と炉本体１を接続する循環用ダクト７等から構成されている。

【0056】

図７及び図８は本発明の実施形態に係る流動媒体回収器４を二基用い、二基の流動媒体回収器４を一つの燃焼室出口ダクト２を介して炉本体１に接続したボイラ規模の大きな循環流動層ボイラを示し、当該循環流動層ボイラは、流動層１ａ及び燃焼室１ｂを有する炉本体１と、炉本体１に燃焼室出口ダクト２及び伸縮継手３を介して接続された円筒状の流動媒体回収器４と、流動媒体回収器４にダウンカマー５を介して接続されたループシール部６と、ループシール部６と炉本体１を接続する循環用ダクト７等から構成されている。

【0057】

図５〜図８に示す循環流動層ボイラは、ボイラ規模に応じて流動媒体回収器４を二基用いたものであり、その他の構成は図１及び図２に示す循環流動層ボイラと同様構造に構成されているため、図１及び図２に示す循環流動層ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
この大型の循環流動層ボイラ及びこれに用いる流動媒体回収器４も、図１及び図２に示す循環流動層ボイラ及び流動媒体回収器４と同様の作用効果を奏することができる。

【符号の説明】

【0058】

１は炉本体、１ａは流動層、１ｂは燃焼室、１ｃは燃焼室出口、１ｄは戻し口、２は燃焼室出口ダクト、２ａは水平部、２ｂは垂直部、２ｃは投入口、３は伸縮継手、４は流動媒体回収器、４Ａは円筒胴部、４ａは排ガス出口、４Ｂは円錐部、４ｂは流動媒体出口、４Ｃは入口ダクト、４Ｃ′は垂直部、４Ｃ″は傾斜部、４ｃは排ガス入口、５はダウンカマー、６はループシール部、６ａは仕切壁、６ｂは溢流部、７は循環用ダクト、８は空気投入ノズル、９は排ガス出口ダクト、１０は支柱、Ｇは排ガス、Ｓは流動媒体、αは傾斜角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】