JP2001041415A - 循環流動層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方法及び装置 - Google Patents

循環流動層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方法及び装置

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JP2001041415A
JP2001041415A JP11219430A JP21943099A JP2001041415A JP 2001041415 A JP2001041415 A JP 2001041415A JP 11219430 A JP11219430 A JP 11219430A JP 21943099 A JP21943099 A JP 21943099A JP 2001041415 A JP2001041415 A JP 2001041415A
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JP
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chlorine
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combustor
gas
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Tamotsu Takebayashi
竹林  保
Makoto Kono
誠 河野
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】循環流動層ボイラの燃料として、塩素含有燃料
を用いた場合の高温腐食とダイオキシンの生成を防止す
る。 【構成】循環流動層ボイラにおいて、燃焼ガスから分離
された循環ソリッド(粒子)の一部と塩素含有燃料とを
熱交換装置15に供給し、粒子が持っている熱源により
塩素含有燃料F3を加熱して熱分解し、分解ガスD1とチ
ャーCとを生成し、分解ガスD1中の塩素と水分を除去
し、この分解ガスD1とチャーCとを循環流動層ボイラ
のコンバスタ2に供給して燃焼する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、循環流動層ボイラ
における塩素含有燃料の燃焼方法及び装置、より詳しく
は、循環流動層ボイラで、例えば、廃プラスチックや都
市ごみRDF(ごみ固形燃料)の如き塩素含有燃料を燃
焼して高温、高圧の蒸気を発生させるようにした流動層
ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方法及び装置に関す
るものである。
【0002】
【従来技術】従来、流動層ボイラの一つとして循環流動
層ボイラが知られている。この循環流動層ボイラは、図
2に示されるように、下部に流動層1を有するコンバス
タ2と、このコンバスタ2から燃焼ガスGに同伴される
小径の粒子、即ち循環ソリッドを分離回収するサイクロ
ンの如き分離器3と、過熱器4を内装した対流伝熱部5
と、汽水ドラム6と、蒸発器7を内装する外部熱交換機
8とで構成されている。
【0003】そして、このコンバスタ2内に投入された
燃料F1は、ここで燃焼して粒子及び灰を含有する90
0℃程度の高温の燃焼ガスGとなって分離器3に送ら
れ、ここで粒子が分離回収された後、対流伝熱部5の過
熱器4に導かれ、ここで汽水ドラム6からの蒸気を過熱
し、しかる後に節炭器9と空気予熱器10で熱回収さ
れ、更にバグフィルタの如き集塵器11を経て外部へ放
出される。
【0004】一方、分離器3で分離された粒子は外部熱
交換機8に導かれ、蒸発器7内のボイラ水を加熱蒸発さ
せた後、コンバスタ2の下部へ導入される。
【0005】このように構成された循環流動層ボイラに
おいて、燃料F1は、通常、石炭が用いられるが、近年
代替燃料として、都市ごみ、特に都市ごみを固形化した
RDFや産業廃棄物を利用することが検討されている。
しかしながら、かかる代替燃料には塩素を含むものが多
く、したがって、対流伝熱部5、特には過熱器4に高温
腐食が発生するため、この過熱器4をしばしば取り替え
なければならないという問題がある。
【0006】かかることから、本出願人は、対流伝熱部
に蒸発器を配置するとともに流動層を形成する粒子の一
部を過熱器を内装する外部熱交換器に導き、前記蒸発器
で発生した蒸気を前記過熱器を経て取り出す方法を先に
提案した(特開平5−52307号)。
【0007】即ち、コンバスタ内で発生した塩素を含む
高温の燃焼ガスは、蒸発器で350℃以下に冷却される
ため、対流伝熱部の高温腐食が防止されるとともに蒸発
器で発生した蒸気は、熱交換器に内装された過熱器によ
り所定の温度まで過熱されるようにしたものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記したよ
うな従来の循環流動層ボイラにおいて、塩素含有燃料を
燃料として用いた場合の腐食防止方法にあっては、対流
伝熱部に導かれる燃焼ガスに塩素が含まれているため充
分な腐食防止を図ることが出来ないばかりでなく、ダイ
オキシンが生成される恐れがある等の問題がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記したよう
な従来の問題点を解決するためになされたものであって
次のように構成されている。
【0010】1)流動層を有するコンバスタ内で発生す
る燃焼ガスから粒子を分離して対流伝熱部に供給して蒸
気を発生させるとともに、前記分離された粒子を外部熱
交換器に供給して熱回収した後、前記コンバスタ内に供
給するようにした循環流動層ボイラにおいて、前記外部
熱交換器内の粒子の一部と塩素含有燃料とを熱交換装置
内に供給して熱分解し、分解ガスとチャーとを生成し、
前記分解ガスに含有する塩素ガスと水分とを除去した
後、該分解ガスを前記コンバスタ内に供給するととも
に、前記熱交換装置内の粒子とチャーとを前記コンバス
タ内に供給して、前記分解ガスと前記チャーとを燃焼さ
せるようにしたことを特徴としている。
【0011】2)前記1)の循環流動層ボイラにおける
塩素含有燃料の燃焼方法において、塩素含有燃料を低酸
素雰囲気において加熱して熱分解するようにしたことを
特徴としている。
【0012】3)前記1)の循環流動層ボイラにおける
塩素含有燃料の燃焼方法を実施するための装置であっ
て、流動層を有するコンバスタと、該コンバスタから排
出される燃焼ガスから粒子を分離する分離器と、前記分
離器から排出される燃焼ガスにより蒸気を発生させる対
流伝熱部と、前記分離器により分離された粒子から熱回
収を行う外部熱交換器と、該外部熱交換器の粒子を前記
コンバスタ内に供給する管路とよりなる循環流動層ボイ
ラにおいて、前記外部熱交換器内の粒子の一部と塩素含
有燃料とを供給して該塩素含有燃料を加熱して熱分解す
る熱交換装置と、該熱交換装置から排出される分解ガス
から塩素ガスを分離する吸収塔と、該吸収塔から排出さ
れる分解ガスから水分を除去する除湿器と、該除湿器か
ら排出される分解ガスと前記熱交換装置から排出される
粒子とチャーとをそれぞれ前記コンバスタ内に供給する
管路とを設けたことを特徴とするものである。
【0013】4)前記3)の熱交換装置を横型回転ドラ
ム熱交換器で構成したことを特徴とするものである。
【0014】5)は前記3)の熱交換装置を流動層熱交
換器で構成するようにしたことを特徴とするものであ
る。
【0015】6)そして、前記3)〜5)記載の発明
は、熱交換装置の内部を低酸素雰囲気に形成させること
を特徴とするものである。
【0016】前記構成による本発明に係る循環流動層ボ
イラにおける塩素含有燃料の燃焼方法及び装置によれ
ば、塩素含有燃料は熱交換装置内に供給され、ここで外
部熱交換器から供給された高温(約400〜900℃)
の粒子により加熱されて熱分解し、塩素ガスと水分とを
含有する分解ガスとカーボン等の燃焼性成分を主とする
チャーとが生成される。
【0017】そして、この分解ガスは、後流側に設けら
れた誘引送風機により吸引されて吸収塔に導かれてアル
カリ洗浄され、分解ガスに含まれる塩素ガスは、NaC
lやCaCl2 として固定されて除去される。
【0018】その後、この分解ガスは除湿器に導かれ、
ここで水分が分離除去され、しかる後、管路を経てコン
バスタ内に供給され燃焼される。一方、熱交換装置内で
生成したチャーは、粒子とともに管路からコンバスタ内
に供給され燃焼される。従って、コンバスタ内に供給さ
れる分解ガス及びチャーには、塩素が殆ど含まれていな
いため対流伝熱部の高温腐食を防止することができるば
かりでなく、ダイオキシンが生成する恐れもなくなるの
である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図1を参照して本発明によ
る循環流動層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方法及
び装置の一実施例を説明する。
【0020】図1は、循環流動層ボイラにおける塩素含
有燃料の燃焼方法を実施するための装置の系統図であっ
て、下部に流動層1を有するコンバスタ2の下部に、燃
焼用空気A1 と、例えば塩素を含有しない廃プラスチッ
クRDFや石炭の如き補助燃料F2と、後述するチャー
Cと循環する粒子B4 と分解ガスD3 と、温度制御用の
粒子B2 とが供給される。
【0021】そしてこの補助燃料F2とチャーCと分解
ガスD3 とは、コンバスタ2内で高温燃焼して900℃
程度の燃焼ガスG1 が発生する。この燃焼ガスG1 には
流動層1を形成する粒子の一部が循環ソリッド(以下粒
子という)として同伴し、サイクロンの如き分離器3に
導かれ、この分離器3で粒子B1 が分離される。
【0022】そして、分離器3で粒子B1 が除去された
燃焼ガスG2 は、図示しないボイラの対流伝熱部5へ供
給される。一方、分離器3の下方より取出された粒子B
1 は、例えば900℃の高温であり、これが外部熱交換
器8を構成するホットセル8aに導かれ、このホットセ
ル8aに導入された粒子B1 の一部は、前記したように
温度制御用の粒子B2 として管路12を経てコンバスタ
2内に供給され、他の一部は弁13を有する管路14を
経て熱交換装置15に供給され、残りの粒子B1 は、外
部熱交換器8を構成するコールドセル8bに供給され、
このコールドセル8bに付設されている蒸発器7で熱回
収され、400〜550℃程度の低温の粒子B3 となっ
て弁16を有する管路17を経て熱交換装置15に供給
されるようになっている。
【0023】熱交換装置15は、流動層熱交換器又は横
型回転ドラム式熱交換器で構成されるが、この図示例で
は流動層熱交換器であり、下部に流動化空気A2 を供給
するとともに、流動層の温度を測定する温度計18が設
けられている。
【0024】そして、この熱交換装置15には塩素含有
燃料F3が供給され、前記したホットセル8aからの高
温の粒子B1 と、コールドセル8bからの低温の粒子B
3 より伝熱されて熱分解し、分解ガスD1 とチャーCと
が生成する。
【0025】このようにして生成した分解ガスD1 は、
誘引送風機19により吸引されて吸収塔20に導かれ、
ここでアルカリ洗浄され分解ガスD1に含まれる塩素が
NaClやCaCl2 として固定した状態で除去され、
脱塩素された分解ガスD2 となる。そして除湿器21で
水分が除去されて無公害で燃焼性の良い分解ガスD3
して管路22を経てコンバスタ2内に供給されて燃焼さ
れる。
【0026】一方、熱交換装置15内で生成したチャー
Cは、カーボンを主とした燃焼性成分であり、このチャ
ーCは、熱交換装置15から排出される粒子B4 ととも
に弁23を有する管路24を経てコンバスタ2内に供給
され燃焼される。
【0027】そして、この熱交換装置15内の温度を温
度計18で検出し、この内部温度が塩素含有燃料F3
熱分解に好適で、かつダイオキシンの生成を回避するた
めの温度、例えば600〜850℃となるように、弁1
3,16及び23を制御してこの熱交換装置15に供給
される高温の粒子B1 、低温の粒子B3 及び排出される
粒子B4 の量と、更に塩素含有燃料F3 の供給量を調節
するのである。
【0028】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
による循環流動層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方
法及び装置によれば、塩素含有燃料を循環する粒子の持
つ熱源を利用して熱分解し、分解ガスとチャーを生成
し、分解ガス中含まれる塩素を分離除去した後、この分
解ガスとチャーとをコンバスタ内で燃焼するように構成
している。
【0029】そのため、燃焼ガスに含まれる塩素成分を
大幅に低減することができ、結果としてこの燃焼ガスを
ボイラ対流伝熱部に導いて蒸気を発生させた場合、この
対流伝熱部に高温腐食が発生することがなくなるばかり
でなく、ダイオキシンの生成をも防止することができる
という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による循環流動層ボイラにおける塩素含
有燃料の燃焼方法を実施する装置の系統図である。
【図2】従来の循環流動層ボイラの概略側面図である。
【符号の説明】
1 流動層 2 コンバスタ 3 分離器 4 過熱器 5 対流伝熱部 6 汽水ドラム 7 蒸発器 8 外部熱交換器 9 節炭器 10 空気予熱器 11 集塵器 12,14,17,22,24 管路 13,16,23 弁 15 熱交換装置 18 温度計 19 誘引送風機 20 吸収塔 21 除湿器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流動層を有するコンバスタ内で生成する燃
    焼ガスから粒子を分離して対流伝熱部に供給して蒸気を
    発生させるとともに、前記分離された粒子を外部熱交換
    器に供給して熱回収した後前記コンバスタ内に供給する
    ようにした循環流動層ボイラにおいて、 前記外部熱交換器内の粒子の一部と塩素含有燃料とを熱
    交換装置内に供給して熱分解して分解ガスとチャーとを
    生成し、前記分解ガスに含有する塩素ガスと水分とを除
    去したのち、該分解ガスを前記コンバスタ内に供給する
    とともに、前記熱交換装置内の粒子とチャーとを前記コ
    ンバスタ内に供給して前記分解ガスと前記チャーとを燃
    焼させるようにしたことを特徴とする循環流動層ボイラ
    における塩素含有燃料の燃焼方法。
  2. 【請求項2】塩素含有燃料を低酸素雰囲気において加熱
    して熱分解するようにしてなる請求項1記載の循環流動
    層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼方法。
  3. 【請求項3】流動層を有するコンバスタと、該コンバス
    タから排出される燃焼ガスから粒子を分離する分離器
    と、該分離器から排出される燃焼ガスにより蒸気を発生
    させる対流伝熱部と、前記分離器により分離された粒子
    から熱回収を行う外部熱交換器と、該外部熱交換器の粒
    子を前記コンバスタ内に供給する管路とよりなる循環流
    動層ボイラにおいて、 前記外部熱交換器内の粒子の一部と塩素含有燃料とを供
    給して該塩素含有燃料を加熱して熱分解し、分解ガスと
    チャーとを生成する熱交換装置と、該熱交換装置から排
    出される分解ガスから塩素ガスを分離する吸収塔と、該
    吸収塔から排出された分解ガスから水分を除去する除湿
    器と、該除湿器から排出された分解ガスと前記熱交換装
    置から排出されて粒子とチャーとをそれぞれ前記コンバ
    スタ内に供給する管路を設けたことを特徴とする循環流
    動層ボイラにおける塩素含有燃料の燃焼装置。
  4. 【請求項4】横型回転ドラム熱交換器よりなる請求項3
    記載の熱交換装置。
  5. 【請求項5】流動層熱交換器よりなる請求項3記載の熱
    交換装置。
  6. 【請求項6】内部が低酸素雰囲気に形成されてなる請求
    項3乃至5記載の熱交換装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008241133A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Sumitomo Heavy Ind Ltd 流動層型ボイラ
JP2008241134A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Sumitomo Heavy Ind Ltd 流動層型ボイラ
KR20190077315A (ko) 2016-11-04 2019-07-03 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤 보일러시스템

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008241134A (ja) * 2007-03-27 2008-10-09 Sumitomo Heavy Ind Ltd 流動層型ボイラ
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