JP2002174406A - 加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法 - Google Patents
加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法Info
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- JP2002174406A JP2002174406A JP2000372114A JP2000372114A JP2002174406A JP 2002174406 A JP2002174406 A JP 2002174406A JP 2000372114 A JP2000372114 A JP 2000372114A JP 2000372114 A JP2000372114 A JP 2000372114A JP 2002174406 A JP2002174406 A JP 2002174406A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、加圧流動層燃焼装置における流動
粒子の磨耗速度の推定方法、及び、脱硫性能の予測や熱
交換器への伝熱係数の推定も可能にするとともに、脱硫
剤の粉砕及び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき
作業性に優れ、流動層の安定性と制御性の向上に優れる
加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の加圧流動層燃焼装置における流
動粒子の粒度分布の予測方法は、供給する脱硫剤の粒度
分布を測定し、粒径Ｄp,j-1の脱硫剤の重量分率ｆj-1を
求める工程と、重量分率ｆj-1と、脱硫剤の供給速度Ｆ
と、流動層内に存在する流動粒子の粒子重量Ｗと、流動
層内から抜き出す流動粒子の抜出重量Ｂと、によって、
時間Δｔが経過した後に流動層内に存在する粒径Ｄ
p,j-1の重量Ｗ・ｗj-1（t+Δｔ）を演算によって求める
工程と、を備えている。
粒子の磨耗速度の推定方法、及び、脱硫性能の予測や熱
交換器への伝熱係数の推定も可能にするとともに、脱硫
剤の粉砕及び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき
作業性に優れ、流動層の安定性と制御性の向上に優れる
加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測
方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の加圧流動層燃焼装置における流
動粒子の粒度分布の予測方法は、供給する脱硫剤の粒度
分布を測定し、粒径Ｄp,j-1の脱硫剤の重量分率ｆj-1を
求める工程と、重量分率ｆj-1と、脱硫剤の供給速度Ｆ
と、流動層内に存在する流動粒子の粒子重量Ｗと、流動
層内から抜き出す流動粒子の抜出重量Ｂと、によって、
時間Δｔが経過した後に流動層内に存在する粒径Ｄ
p,j-1の重量Ｗ・ｗj-1（t+Δｔ）を演算によって求める
工程と、を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭や石油コーク
ス等の含硫黄燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法に関するも
のである。
ス等の含硫黄燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、圧力容器内に設置した加圧流動層
ボイラで石炭や石油コークス等を高圧条件で燃焼させ、
加圧流動層ボイラ内に配設した熱交換器から発生する蒸
気で駆動する蒸気タービン発電と、加圧流動層ボイラの
燃焼ガスを利用するガスタービン発電と、を組み合わせ
ることによって、熱効率を向上させた複合発電方式を構
成することができる加圧流動層燃焼装置がある。加圧流
動層燃焼装置は、流動層内に石灰石（ＣａＣＯ3）やド
ロマイト〔ＣａＭｇ（ＣＯ3）2〕等の脱硫剤を混合さ
せ、流動層内で石灰石−石膏反応によりＳＯ2をＣａＳ
Ｏ4の形で捕捉する炉内脱硫を行うとともに、８５０℃
程度の比較的低温で燃焼させるため、硫黄酸化物（ＳＯ
X）や窒素酸化物（ＮＯX）の発生も低く低公害発電が可
能となる等の特徴を有している。また、加圧燃焼により
燃焼装置が大幅にコンパクト化できるため省スペース性
にも優れるとともに複合発電による高い発電効率を得る
ことができるという特徴を有している。
ボイラで石炭や石油コークス等を高圧条件で燃焼させ、
加圧流動層ボイラ内に配設した熱交換器から発生する蒸
気で駆動する蒸気タービン発電と、加圧流動層ボイラの
燃焼ガスを利用するガスタービン発電と、を組み合わせ
ることによって、熱効率を向上させた複合発電方式を構
成することができる加圧流動層燃焼装置がある。加圧流
動層燃焼装置は、流動層内に石灰石（ＣａＣＯ3）やド
ロマイト〔ＣａＭｇ（ＣＯ3）2〕等の脱硫剤を混合さ
せ、流動層内で石灰石−石膏反応によりＳＯ2をＣａＳ
Ｏ4の形で捕捉する炉内脱硫を行うとともに、８５０℃
程度の比較的低温で燃焼させるため、硫黄酸化物（ＳＯ
X）や窒素酸化物（ＮＯX）の発生も低く低公害発電が可
能となる等の特徴を有している。また、加圧燃焼により
燃焼装置が大幅にコンパクト化できるため省スペース性
にも優れるとともに複合発電による高い発電効率を得る
ことができるという特徴を有している。
【０００３】このような加圧流動層燃焼装置の加圧流動
層ボイラ内に存在する流動粒子（脱硫剤）は流動化され
て磨耗して粒径が減少し、また加圧流動層ボイラ内に新
たに供給される脱硫剤は、ボイラ内に導入されたときに
内部に含む水分が急激に膨張したり熱勾配ができたりし
て破砕されて微細化されていた。
層ボイラ内に存在する流動粒子（脱硫剤）は流動化され
て磨耗して粒径が減少し、また加圧流動層ボイラ内に新
たに供給される脱硫剤は、ボイラ内に導入されたときに
内部に含む水分が急激に膨張したり熱勾配ができたりし
て破砕されて微細化されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の加
圧流動層燃焼装置においては、加圧流動層ボイラ内での
流動粒子が磨耗して粒径が変動する挙動の予測や、加圧
流動層ボイラ内に供給される脱硫剤が破砕する挙動の予
測はなされていなかったので、加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の磨耗速度の推定方法や加圧流動層燃焼装
置における流動粒子の粒度分布の予測方法は提案されて
いなかった。そのため、以下のような課題を有してい
た。 （１）１０気圧以上に加圧した加圧流動層ボイラ内で
は、炉内に供給された脱硫剤としてのＣａＣＯ3はＣａ
ＣＯ3或いは脱硫反応後のＣａＳＯ4として存在し、熱分
解生成物であるＣａＯの存在量は極めて少ないことが
「Ljungstorm, E., Lindqvist, O., Proc. 7th Int. Co
nf. On Fluidized Bed Combustion(Philadelphia, U.S.
A), P.465, 1982」に記載されている。また、加圧焼成
条件下でのＣａＣＯ3の脱硫反応は、未反応核モデルで
進行し、生成物（ＣａＳＯ4）と未反応核（ＣａＣＯ3）
の界面の反応速度と、生成物層内ＳＯ2拡散の両方が反
応速度に影響を与えることが、「K. Qui, O. Lindqvis
t, Chem. Eng. Sci., 55, 3091-3100, 2000」に記載さ
れており、石灰石の外部表面、特に生成物層の厚みの薄
い清浄な表面がボイラ内の脱硫性能に大きな影響を与え
ると推察される。清浄な表面を有するボイラ内に存在す
る脱硫剤としては、ボイラの外部から新たに供給された
生成物（ＣａＳＯ4）層の薄い清浄な脱硫剤と、この脱
硫剤が破砕して新たな表面が形成された脱硫剤と、ボイ
ラ内に存在する流動粒子（脱硫剤）の表面に形成された
生成物（ＣａＳＯ4）層が磨耗して未反応面が露出した
脱硫剤と、が考えられる。脱硫剤の破砕や磨耗によっ
て、脱硫剤の外部表面積が変動すれば、脱硫剤の外部表
面の影響を受ける脱硫性能も変動すると推察される。し
かし、脱硫剤の外部表面の磨耗や破砕の挙動の予測がな
されていなかったために、加圧流動層燃焼装置における
脱硫率の予測が非常に困難であるという課題を有してい
た。 （２）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も困難であったため、プラント出力制御の予測も困難
であるという課題を有していた。 （３）加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が
減少する脱硫剤の粒径分布が予測できないため、脱硫反
応に大きな影響を与える流動層内の脱硫剤の表面積を把
握できず、高い脱硫率を得ようとするあまり必要以上の
量の脱硫剤を過剰に供給してしまうことが多く、生産性
に劣るという課題を有していた。 （４）また、磨耗や破砕によって脱硫剤の粒径が減少す
ると、加圧流動層ボイラ内の流動層からフリーボードへ
飛び出して脱塵装置で捕集されて加圧流動層燃焼装置の
系外に排出されるために、流動層内に存在する脱硫剤の
量が減少することも予測できない。そのため、流動層の
高さが変化して熱交換器を浸している割合が変化し、加
圧流動層燃焼装置の出力が変化してしまうことが予測で
きず、プラント出力の制御性に劣るという課題を有して
いた。 （５）また、磨耗や破砕によって減少する脱硫剤の粒径
が予測できないため、加圧流動層ボイラ内に供給する脱
硫剤の適切な粒度が推定できないので、供給する脱硫剤
の粉砕及び整粒に過度の作業工数を割くことがあり、作
業性に劣るという課題を有していた。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができないので、脱硫剤が微
細化する傾向が強まり、炉底部から吹き込まれた流動用
流体が上昇するに従って凝集し、流動層界面において急
激に膨張するスラッギングが発生し易い状態になり、流
動粒子が間欠的な流れ（脈動流）となり制御性が悪化す
るという課題を有していた。
圧流動層燃焼装置においては、加圧流動層ボイラ内での
流動粒子が磨耗して粒径が変動する挙動の予測や、加圧
流動層ボイラ内に供給される脱硫剤が破砕する挙動の予
測はなされていなかったので、加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の磨耗速度の推定方法や加圧流動層燃焼装
置における流動粒子の粒度分布の予測方法は提案されて
いなかった。そのため、以下のような課題を有してい
た。 （１）１０気圧以上に加圧した加圧流動層ボイラ内で
は、炉内に供給された脱硫剤としてのＣａＣＯ3はＣａ
ＣＯ3或いは脱硫反応後のＣａＳＯ4として存在し、熱分
解生成物であるＣａＯの存在量は極めて少ないことが
「Ljungstorm, E., Lindqvist, O., Proc. 7th Int. Co
nf. On Fluidized Bed Combustion(Philadelphia, U.S.
A), P.465, 1982」に記載されている。また、加圧焼成
条件下でのＣａＣＯ3の脱硫反応は、未反応核モデルで
進行し、生成物（ＣａＳＯ4）と未反応核（ＣａＣＯ3）
の界面の反応速度と、生成物層内ＳＯ2拡散の両方が反
応速度に影響を与えることが、「K. Qui, O. Lindqvis
t, Chem. Eng. Sci., 55, 3091-3100, 2000」に記載さ
れており、石灰石の外部表面、特に生成物層の厚みの薄
い清浄な表面がボイラ内の脱硫性能に大きな影響を与え
ると推察される。清浄な表面を有するボイラ内に存在す
る脱硫剤としては、ボイラの外部から新たに供給された
生成物（ＣａＳＯ4）層の薄い清浄な脱硫剤と、この脱
硫剤が破砕して新たな表面が形成された脱硫剤と、ボイ
ラ内に存在する流動粒子（脱硫剤）の表面に形成された
生成物（ＣａＳＯ4）層が磨耗して未反応面が露出した
脱硫剤と、が考えられる。脱硫剤の破砕や磨耗によっ
て、脱硫剤の外部表面積が変動すれば、脱硫剤の外部表
面の影響を受ける脱硫性能も変動すると推察される。し
かし、脱硫剤の外部表面の磨耗や破砕の挙動の予測がな
されていなかったために、加圧流動層燃焼装置における
脱硫率の予測が非常に困難であるという課題を有してい
た。 （２）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も困難であったため、プラント出力制御の予測も困難
であるという課題を有していた。 （３）加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が
減少する脱硫剤の粒径分布が予測できないため、脱硫反
応に大きな影響を与える流動層内の脱硫剤の表面積を把
握できず、高い脱硫率を得ようとするあまり必要以上の
量の脱硫剤を過剰に供給してしまうことが多く、生産性
に劣るという課題を有していた。 （４）また、磨耗や破砕によって脱硫剤の粒径が減少す
ると、加圧流動層ボイラ内の流動層からフリーボードへ
飛び出して脱塵装置で捕集されて加圧流動層燃焼装置の
系外に排出されるために、流動層内に存在する脱硫剤の
量が減少することも予測できない。そのため、流動層の
高さが変化して熱交換器を浸している割合が変化し、加
圧流動層燃焼装置の出力が変化してしまうことが予測で
きず、プラント出力の制御性に劣るという課題を有して
いた。 （５）また、磨耗や破砕によって減少する脱硫剤の粒径
が予測できないため、加圧流動層ボイラ内に供給する脱
硫剤の適切な粒度が推定できないので、供給する脱硫剤
の粉砕及び整粒に過度の作業工数を割くことがあり、作
業性に劣るという課題を有していた。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができないので、脱硫剤が微
細化する傾向が強まり、炉底部から吹き込まれた流動用
流体が上昇するに従って凝集し、流動層界面において急
激に膨張するスラッギングが発生し易い状態になり、流
動粒子が間欠的な流れ（脈動流）となり制御性が悪化す
るという課題を有していた。
【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握するための加
圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方
法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、脱
硫性能（脱硫率）の予測や加圧流動層ボイラ内に配設さ
れた熱交換器への伝熱係数の推定も可能にするととも
に、供給する脱硫剤の粉砕及び整粒に過度の作業工数を
割くのを防止でき作業性に優れ、流動層の安定性と制御
性の向上に優れる加圧流動層燃焼装置における流動粒子
の粒度分布の予測方法を提供することを目的とする。
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握するための加
圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方
法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、脱
硫性能（脱硫率）の予測や加圧流動層ボイラ内に配設さ
れた熱交換器への伝熱係数の推定も可能にするととも
に、供給する脱硫剤の粉砕及び整粒に過度の作業工数を
割くのを防止でき作業性に優れ、流動層の安定性と制御
性の向上に優れる加圧流動層燃焼装置における流動粒子
の粒度分布の予測方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明者は鋭意研究した結果、加圧流動層燃
焼装置における加圧流動層ボイラ内の流動粒子が磨耗し
ていく磨耗線速度の推定方法を開発し、磨耗線速度が燃
料種類やプラント出力にかかわらずほぼ一定であること
を見出した。さらに、その関係を用いて、加圧流動層ボ
イラ内の流動粒子の粒径分布の予測方法を開発した。本
発明の加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度
の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の
粒度分布の予測方法は、以下の構成を有している。
るために、本発明者は鋭意研究した結果、加圧流動層燃
焼装置における加圧流動層ボイラ内の流動粒子が磨耗し
ていく磨耗線速度の推定方法を開発し、磨耗線速度が燃
料種類やプラント出力にかかわらずほぼ一定であること
を見出した。さらに、その関係を用いて、加圧流動層ボ
イラ内の流動粒子の粒径分布の予測方法を開発した。本
発明の加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度
の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の
粒度分布の予測方法は、以下の構成を有している。
【０００７】本発明の請求項１に記載の加圧流動層燃焼
装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法は、硫黄分
を含む燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置において、
加圧流動層ボイラで単位時間あたりに発生するフライア
ッシュ中のカルシウム量と、前記加圧流動層ボイラ内に
単位時間あたりに供給する脱硫剤の内サイクロンカット
サイズ以下の粒径を有する前記脱硫剤中のカルシウム量
と、前記加圧流動層ボイラ内に単位時間あたりに供給す
る石炭灰中のカルシウム量と、によって、前記加圧流動
層ボイラ内の流動粒子が磨耗して単位時間に生成される
磨耗流動粒子中のカルシウム量を（数６）の演算式を用
いて求める工程と、前記磨耗流動粒子中のカルシウム量
を前記脱硫剤のカルシウム含有密度で除して前記磨耗流
動粒子の磨耗体積速度（ａ）を求める工程と、前記加圧
流動層ボイラ内に存在する前記流動粒子の粒度分布を測
定し、（数７）の演算式を用いて前記流動粒子の外部表
面積（ｂ）を求める工程と、前記磨耗体積速度（ａ）を
前記外部表面積（ｂ）で除して前記流動粒子の磨耗線速
度を求める工程と、を備えた構成を有している。
装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法は、硫黄分
を含む燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置において、
加圧流動層ボイラで単位時間あたりに発生するフライア
ッシュ中のカルシウム量と、前記加圧流動層ボイラ内に
単位時間あたりに供給する脱硫剤の内サイクロンカット
サイズ以下の粒径を有する前記脱硫剤中のカルシウム量
と、前記加圧流動層ボイラ内に単位時間あたりに供給す
る石炭灰中のカルシウム量と、によって、前記加圧流動
層ボイラ内の流動粒子が磨耗して単位時間に生成される
磨耗流動粒子中のカルシウム量を（数６）の演算式を用
いて求める工程と、前記磨耗流動粒子中のカルシウム量
を前記脱硫剤のカルシウム含有密度で除して前記磨耗流
動粒子の磨耗体積速度（ａ）を求める工程と、前記加圧
流動層ボイラ内に存在する前記流動粒子の粒度分布を測
定し、（数７）の演算式を用いて前記流動粒子の外部表
面積（ｂ）を求める工程と、前記磨耗体積速度（ａ）を
前記外部表面積（ｂ）で除して前記流動粒子の磨耗線速
度を求める工程と、を備えた構成を有している。
【数６】
【数７】 この構成によって、以下のような作用が得られる。 （１）これまで定量的に示されていなかった流動粒子
（脱硫剤）の磨耗速度を定量的に示すことができるの
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握することがで
きる。
（脱硫剤）の磨耗速度を定量的に示すことができるの
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握することがで
きる。
【０００８】ここで、流動粒子（脱硫剤）の磨耗速度と
しては、流動粒子の半径の減少速度である磨耗線速度が
用いられる。流動粒子は、加圧流動層ボイラの流動層内
で流動化している脱硫剤であり、脱硫剤としては、Ｃａ
ＣＯ3（又は石灰石），ＭｇＣＯ3（又はドロマイト）の
他、ＣａＯ（生石灰），Ｃａ（ＯＨ）2（消石灰），Ｋ2
ＣＯ3，貝殻等のカルシウムを含む水産廃棄物，セメン
トスラッジ，加圧・常圧流動層ボイラの炉底部から取り
出された流動粒子等が用いられる。これらの脱硫剤は、
燃料や脱塩剤等と水と混合され燃料スラリーに調整され
て加圧流動層ボイラの濃厚層内へ供給される。また、ス
ラリーに調整せずにロックホッパ等によってドライフィ
ードすることもできる。なお、流動粒子としては、石灰
石等の脱硫剤の他に石炭灰も考えられるが、石炭灰はす
ぐに粉化して流動層から飛び出すか、若しくは加圧流動
層ボイラ内への供給量が非常に少ないので、流動層内に
滞留しないものとした。
しては、流動粒子の半径の減少速度である磨耗線速度が
用いられる。流動粒子は、加圧流動層ボイラの流動層内
で流動化している脱硫剤であり、脱硫剤としては、Ｃａ
ＣＯ3（又は石灰石），ＭｇＣＯ3（又はドロマイト）の
他、ＣａＯ（生石灰），Ｃａ（ＯＨ）2（消石灰），Ｋ2
ＣＯ3，貝殻等のカルシウムを含む水産廃棄物，セメン
トスラッジ，加圧・常圧流動層ボイラの炉底部から取り
出された流動粒子等が用いられる。これらの脱硫剤は、
燃料や脱塩剤等と水と混合され燃料スラリーに調整され
て加圧流動層ボイラの濃厚層内へ供給される。また、ス
ラリーに調整せずにロックホッパ等によってドライフィ
ードすることもできる。なお、流動粒子としては、石灰
石等の脱硫剤の他に石炭灰も考えられるが、石炭灰はす
ぐに粉化して流動層から飛び出すか、若しくは加圧流動
層ボイラ内への供給量が非常に少ないので、流動層内に
滞留しないものとした。
【０００９】また、硫黄分を含む燃料としては、石炭，
亜炭，褐炭，瀝青炭，コークス，石油コークス，オイル
コークス，オイルサンド，重質油，石炭液化残渣，ゴ
ム，古タイヤ，廃油，一般ゴミ，一般廃棄物，木質物，
炭化物，ＲＤＦやその他の炭化物，木屑，産業廃棄物，
食品工場や農業等で排出される有機残渣物，下水汚泥，
し尿処理汚泥，工業廃水処理汚泥等や、これらの混合物
が用いられる。
亜炭，褐炭，瀝青炭，コークス，石油コークス，オイル
コークス，オイルサンド，重質油，石炭液化残渣，ゴ
ム，古タイヤ，廃油，一般ゴミ，一般廃棄物，木質物，
炭化物，ＲＤＦやその他の炭化物，木屑，産業廃棄物，
食品工場や農業等で排出される有機残渣物，下水汚泥，
し尿処理汚泥，工業廃水処理汚泥等や、これらの混合物
が用いられる。
【００１０】また、流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の測
定方法としては、篩い分け法や粉体の沈降速度を利用し
て測定する重量沈降法，遠心力沈降法，水ひ等や、粉体
の慣性力を利用して測定するカスケードインパクタ法，
サイクロン分級法，画像解析法，光透過法，Ｘ線透過
法，レーザー回折・散乱法，電気的検知等が用いられ
る。なお、粒度分布を測定するための流動粒子は、加圧
流動層ボイラの炉底部から抜き出すことができる。
定方法としては、篩い分け法や粉体の沈降速度を利用し
て測定する重量沈降法，遠心力沈降法，水ひ等や、粉体
の慣性力を利用して測定するカスケードインパクタ法，
サイクロン分級法，画像解析法，光透過法，Ｘ線透過
法，レーザー回折・散乱法，電気的検知等が用いられ
る。なお、粒度分布を測定するための流動粒子は、加圧
流動層ボイラの炉底部から抜き出すことができる。
【００１１】また、サイクロンカットサイズとしては、
加圧流動層ボイラで発生した燃焼ガスの脱塵を行う粗脱
塵装置で捕集される脱硫剤の最小粒径が用いられる。な
お、粗脱塵装置としては、大量の灰塵の除去能力に優れ
るサイクロン，重力沈降装置，ラビリンス等が用いられ
る。
加圧流動層ボイラで発生した燃焼ガスの脱塵を行う粗脱
塵装置で捕集される脱硫剤の最小粒径が用いられる。な
お、粗脱塵装置としては、大量の灰塵の除去能力に優れ
るサイクロン，重力沈降装置，ラビリンス等が用いられ
る。
【００１２】ここで、磨耗流動粒子の生成量は、フライ
アッシュの量から、サイクロンカットサイズ以下の粒径
を有する脱硫剤の量及び石炭灰の量を減じることにより
求める。これにより、流動層内の流動粒子が磨耗により
微細化して生成したフライアッシュの量が求められる。
カルシウム量は、元素分析等によって測定される。磨耗
速度をフライアッシュ中のカルシウムの量と、脱硫剤の
カルシウム含有密度と、を基に求めるので、脱硫剤のカ
ルシウム純度等に影響されずに、一般化された流動粒子
（脱硫剤）の磨耗速度を求めることができる。
アッシュの量から、サイクロンカットサイズ以下の粒径
を有する脱硫剤の量及び石炭灰の量を減じることにより
求める。これにより、流動層内の流動粒子が磨耗により
微細化して生成したフライアッシュの量が求められる。
カルシウム量は、元素分析等によって測定される。磨耗
速度をフライアッシュ中のカルシウムの量と、脱硫剤の
カルシウム含有密度と、を基に求めるので、脱硫剤のカ
ルシウム純度等に影響されずに、一般化された流動粒子
（脱硫剤）の磨耗速度を求めることができる。
【００１３】本発明の請求項２に記載の加圧流動層燃焼
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法は、硫黄分
を含む燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置において、
加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の粒度分布を測定
し、前記脱硫剤の内の粒径Ｄ p,j-1の重量分率ｆj-1を求
める工程と、前記重量分率ｆj-1と、前記加圧流動層ボ
イラ内に供給する前記脱硫剤の供給速度Ｆと、前記加圧
流動層ボイラの流動層内に存在する流動粒子の粒子重量
Ｗと、前記脱硫剤の供給量が前記流動粒子が前記加圧流
動層ボイラ内で磨耗によって減少する量よりも多い場合
に前記加圧流動層ボイラの炉底部から抜き出す前記流動
粒子の抜出重量Ｂと、によって、時刻ｔから時間Δｔが
経過した後に前記流動層内に存在する前記粒径Ｄp,j-1
を有する前記流動粒子の重量Ｗ・ｗj-1（t+Δｔ）を
（数８）によって求める工程と、（数８）の演算を各々
の粒径毎及び時間毎に定常状態になるまで繰り返し行い
各絶対量を求め、前記各絶対量の合計から各々の粒径毎
の重量分率を演算して粒度分布を求める工程と、を備え
た構成を有している。
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法は、硫黄分
を含む燃料を燃焼させる加圧流動層燃焼装置において、
加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の粒度分布を測定
し、前記脱硫剤の内の粒径Ｄ p,j-1の重量分率ｆj-1を求
める工程と、前記重量分率ｆj-1と、前記加圧流動層ボ
イラ内に供給する前記脱硫剤の供給速度Ｆと、前記加圧
流動層ボイラの流動層内に存在する流動粒子の粒子重量
Ｗと、前記脱硫剤の供給量が前記流動粒子が前記加圧流
動層ボイラ内で磨耗によって減少する量よりも多い場合
に前記加圧流動層ボイラの炉底部から抜き出す前記流動
粒子の抜出重量Ｂと、によって、時刻ｔから時間Δｔが
経過した後に前記流動層内に存在する前記粒径Ｄp,j-1
を有する前記流動粒子の重量Ｗ・ｗj-1（t+Δｔ）を
（数８）によって求める工程と、（数８）の演算を各々
の粒径毎及び時間毎に定常状態になるまで繰り返し行い
各絶対量を求め、前記各絶対量の合計から各々の粒径毎
の重量分率を演算して粒度分布を求める工程と、を備え
た構成を有している。
【数８】 この構成によって、以下のような作用が得られる。 （１）これまで予測をすることが困難であった磨耗によ
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる。
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる。
【００１４】ここで、演算式（式ｃ）は以下のようにし
て導かれる。加圧流動層ボイラの流動層内には流動粒子
として脱硫剤のみが存在していると仮定する。石炭灰は
すぐに粉化して流動層から飛び出すか、或いは石油コー
クスのように供給量が非常に少ないので加圧流動層ボイ
ラ内に滞留しないとみなすことができるからである。脱
硫剤磨耗線速度をａ〔μｍ／ｈｒ〕とし、粒径には依存
せず一定であると仮定する。加圧流動層ボイラ内には粒
子重量Ｗ〔ｔ〕の流動粒子が存在しており、ある時刻ｔ
における粒径Ｄp,jの流動粒子の重量分率がｗj（ｔ）で
あるとする。粒径Ｄp,jの流動粒子が、時間Δｔの間に
磨耗して粒径Ｄp,j-1の流動粒子になったとすると、粒
径Ｄp,jの流動粒子の１個あたりの重量πρＤp,j 3／６
はπρSＤp,j-1 3／６に減少する。同時に、脱硫剤磨耗
線速度ａは粒径には依存せず一定であると仮定したの
で、粒径Ｄp,j-1の流動粒子は時間Δｔの間に全部が磨
耗して粒径Ｄp,j-2となる。ここで、ρは流動粒子の粒
子密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。
て導かれる。加圧流動層ボイラの流動層内には流動粒子
として脱硫剤のみが存在していると仮定する。石炭灰は
すぐに粉化して流動層から飛び出すか、或いは石油コー
クスのように供給量が非常に少ないので加圧流動層ボイ
ラ内に滞留しないとみなすことができるからである。脱
硫剤磨耗線速度をａ〔μｍ／ｈｒ〕とし、粒径には依存
せず一定であると仮定する。加圧流動層ボイラ内には粒
子重量Ｗ〔ｔ〕の流動粒子が存在しており、ある時刻ｔ
における粒径Ｄp,jの流動粒子の重量分率がｗj（ｔ）で
あるとする。粒径Ｄp,jの流動粒子が、時間Δｔの間に
磨耗して粒径Ｄp,j-1の流動粒子になったとすると、粒
径Ｄp,jの流動粒子の１個あたりの重量πρＤp,j 3／６
はπρSＤp,j-1 3／６に減少する。同時に、脱硫剤磨耗
線速度ａは粒径には依存せず一定であると仮定したの
で、粒径Ｄp,j-1の流動粒子は時間Δｔの間に全部が磨
耗して粒径Ｄp,j-2となる。ここで、ρは流動粒子の粒
子密度〔ｋｇ／ｍ3〕である。
【００１５】この時間Δｔの間に加圧流動層ボイラ内に
脱硫剤がＦΔｔ〔ｔ〕供給されるとする。ここで、Ｆは
脱硫剤の加圧流動層ボイラ内への供給速度〔ｔ／ｈｒ〕
である。加圧流動層ボイラ内に供給される粒径Ｄp,j-1
の脱硫剤の重量分率をｆj-1とすると、粒径Ｄp,j-1の脱
硫剤が時間Δｔの間に加圧流動層ボイラに供給される重
量は、Ｆｆj-1Δｔ〔ｔ〕である。従って、加圧流動層
ボイラの炉底部からの流動粒子の抜き出しがない場合に
は、時間Δｔ後にボイラ内に存在する粒径Ｄp, j-1の流
動粒子の重量ｘj-1（ｔ＋Δｔ）は、磨耗と供給のバラ
ンスから（式ｆ）で表すことができる。
脱硫剤がＦΔｔ〔ｔ〕供給されるとする。ここで、Ｆは
脱硫剤の加圧流動層ボイラ内への供給速度〔ｔ／ｈｒ〕
である。加圧流動層ボイラ内に供給される粒径Ｄp,j-1
の脱硫剤の重量分率をｆj-1とすると、粒径Ｄp,j-1の脱
硫剤が時間Δｔの間に加圧流動層ボイラに供給される重
量は、Ｆｆj-1Δｔ〔ｔ〕である。従って、加圧流動層
ボイラの炉底部からの流動粒子の抜き出しがない場合に
は、時間Δｔ後にボイラ内に存在する粒径Ｄp, j-1の流
動粒子の重量ｘj-1（ｔ＋Δｔ）は、磨耗と供給のバラ
ンスから（式ｆ）で表すことができる。
【数９】
【００１６】ボイラ内への脱硫剤の供給量が磨耗によっ
て失われた量より多い場合には、加圧流動層燃焼装置の
出力を一定にするために、炉底部から流動粒子を抜き出
してボイラ内の流動粒子の量を一定にする。炉底部から
抜き出す流動粒子の抜出重量をＢとするとＢは（式ｇ）
で表すことができる。
て失われた量より多い場合には、加圧流動層燃焼装置の
出力を一定にするために、炉底部から流動粒子を抜き出
してボイラ内の流動粒子の量を一定にする。炉底部から
抜き出す流動粒子の抜出重量をＢとするとＢは（式ｇ）
で表すことができる。
【数１０】 ここで、和をとる流動粒子の粒径範囲は、流動化開始速
度が空塔速度を超えない粒径より大きな粒径とする。流
動化開始速度が空塔速度を超える粒径を有する流動粒子
は、流動層からフリーボードへ飛び出し、流動層内での
存在確率が低いからである。流動粒子が完全に混合して
いると仮定すると、ボイラ内に残る流動粒子の割合はＷ
／（Ｗ＋Ｂ）で表される。従って、時間Δｔが経過した
後にボイラ内に残存する粒径Ｄp,j-1の流動粒子の重量
Ｗ・ｗj-1（ｔ＋Δｔ）は、（式ｃ）で表すことができ
る。（式ｃ）により、各粒径範囲毎に磨耗と供給及びボ
イラ内の残存率を考慮して、各粒径範囲の質量を各時間
毎に計算し、定常になるまで演算を進め、その絶対量の
和を取ることによって各粒径範囲毎の重量分布が演算さ
れるので、流動層内の流動粒子の粒度分布を予測するこ
とができる。
度が空塔速度を超えない粒径より大きな粒径とする。流
動化開始速度が空塔速度を超える粒径を有する流動粒子
は、流動層からフリーボードへ飛び出し、流動層内での
存在確率が低いからである。流動粒子が完全に混合して
いると仮定すると、ボイラ内に残る流動粒子の割合はＷ
／（Ｗ＋Ｂ）で表される。従って、時間Δｔが経過した
後にボイラ内に残存する粒径Ｄp,j-1の流動粒子の重量
Ｗ・ｗj-1（ｔ＋Δｔ）は、（式ｃ）で表すことができ
る。（式ｃ）により、各粒径範囲毎に磨耗と供給及びボ
イラ内の残存率を考慮して、各粒径範囲の質量を各時間
毎に計算し、定常になるまで演算を進め、その絶対量の
和を取ることによって各粒径範囲毎の重量分布が演算さ
れるので、流動層内の流動粒子の粒度分布を予測するこ
とができる。
【００１７】本発明の請求項３に記載の加圧流動層燃焼
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法は、加圧流
動層ボイラの炉底部から抜き出した流動粒子の粒度分布
を測定し、測定された前記流動粒子の前記粒度分布から
粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前記流動粒子の重量分率
ｅ（ｘ−ｙ）を求める工程と、加圧流動層ボイラ内に供
給する前の脱硫剤の粒度分布を測定し、測定された前記
脱硫剤の前記粒度分布から粒径範囲ｘ〜ｙの前記脱硫剤
の重量分率ｆ（ｘ−ｙ）を求める工程と、前記加圧流動
層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が変動した前記脱
硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）を（数１１）の演算式で演算
する工程と、前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項
２に記載の予測方法で予測された前記粒度分布を補正す
る工程と、を備えた構成を有している。
装置における流動粒子の粒度分布の予測方法は、加圧流
動層ボイラの炉底部から抜き出した流動粒子の粒度分布
を測定し、測定された前記流動粒子の前記粒度分布から
粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前記流動粒子の重量分率
ｅ（ｘ−ｙ）を求める工程と、加圧流動層ボイラ内に供
給する前の脱硫剤の粒度分布を測定し、測定された前記
脱硫剤の前記粒度分布から粒径範囲ｘ〜ｙの前記脱硫剤
の重量分率ｆ（ｘ−ｙ）を求める工程と、前記加圧流動
層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が変動した前記脱
硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）を（数１１）の演算式で演算
する工程と、前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項
２に記載の予測方法で予測された前記粒度分布を補正す
る工程と、を備えた構成を有している。
【数１１】 この構成によって、以下のような作用が得られる。 （１）粒径範囲ｘ〜ｙの脱硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＞
１のときは粒径範囲ｘ〜ｙの流動粒子の重量分率が増加
していることを示している。 （２）また、Ｒ（ｘ−ｙ）＜１のときは粒径範囲ｘ〜ｙ
の流動粒子の重量分率が減少していることを示してい
る。 （３）また、Ｒ（ｘ−ｙ）＝１のときは粒径範囲ｘ〜ｙ
の流動粒子の重量分率が変化していないことを示してい
る。 （４）以上のように残存率を求めることによって、脱硫
剤の重量分率が減少・増加している粒径範囲が明確にな
る。そのため、破砕されて減少する脱硫剤の粒径範囲、
破砕されて生成される粒径範囲が明確になり、破砕され
て減少する脱硫剤の粒径範囲の予測が可能になる。
１のときは粒径範囲ｘ〜ｙの流動粒子の重量分率が増加
していることを示している。 （２）また、Ｒ（ｘ−ｙ）＜１のときは粒径範囲ｘ〜ｙ
の流動粒子の重量分率が減少していることを示してい
る。 （３）また、Ｒ（ｘ−ｙ）＝１のときは粒径範囲ｘ〜ｙ
の流動粒子の重量分率が変化していないことを示してい
る。 （４）以上のように残存率を求めることによって、脱硫
剤の重量分率が減少・増加している粒径範囲が明確にな
る。そのため、破砕されて減少する脱硫剤の粒径範囲、
破砕されて生成される粒径範囲が明確になり、破砕され
て減少する脱硫剤の粒径範囲の予測が可能になる。
【００１８】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
３に記載の加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度
分布の予測方法であって、前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＝１
となる前記脱硫剤の粒径ＤRを求める工程と、前記加圧
流動層ボイラの前記炉底部から抜き出した前記流動粒子
の前記粒度分布から、前記加圧流動層ボイラ内の流動層
に存在する前記流動粒子の最大粒径ＤMAXを求める工程
と、前記加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径
が変動した粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前記脱硫剤の
増加率Ｆ（ｘ−ｙ）を（数１２）の演算式で演算する工
程と、前記増加率Ｆ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項２に記
載の予測方法で予測された前記粒度分布を補正する工程
と、を備えた構成を有している。
３に記載の加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度
分布の予測方法であって、前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＝１
となる前記脱硫剤の粒径ＤRを求める工程と、前記加圧
流動層ボイラの前記炉底部から抜き出した前記流動粒子
の前記粒度分布から、前記加圧流動層ボイラ内の流動層
に存在する前記流動粒子の最大粒径ＤMAXを求める工程
と、前記加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径
が変動した粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前記脱硫剤の
増加率Ｆ（ｘ−ｙ）を（数１２）の演算式で演算する工
程と、前記増加率Ｆ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項２に記
載の予測方法で予測された前記粒度分布を補正する工程
と、を備えた構成を有している。
【数１２】 この構成によって、請求項３に記載の作用に加え、以下
のような作用が得られる。 （１）破砕されて生成し増加した微細な脱硫剤の重量分
率が明確になり、増加する脱硫剤の粒径範囲の予測が可
能になる。 （２）脱硫剤の破砕によって変動する脱硫剤の粒度分布
の予測も可能になるため、脱硫剤の外部表面の影響を受
ける脱硫性能（脱硫率）の予測が可能になる。 （３）脱硫率の予測が可能になるので、高い脱硫率を得
ようとするあまり必要以上の量の脱硫剤を過剰に供給す
るのを防止することができ、生産性に優れる。 （４）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も可能となり、プラント出力制御の予測も可能にな
る。 （５）破砕によって微細化する脱硫剤の粒径を予測する
ことにより、加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の適
切な粒度の推定ができるので、供給する脱硫剤の粉砕及
び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき、作業性に
優れる。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができるので、流動粒子が微
細化すると発生し易いスラッギングの未然防止が可能と
なり加圧流動層ボイラの流動層の安定性と制御性に優れ
る。
のような作用が得られる。 （１）破砕されて生成し増加した微細な脱硫剤の重量分
率が明確になり、増加する脱硫剤の粒径範囲の予測が可
能になる。 （２）脱硫剤の破砕によって変動する脱硫剤の粒度分布
の予測も可能になるため、脱硫剤の外部表面の影響を受
ける脱硫性能（脱硫率）の予測が可能になる。 （３）脱硫率の予測が可能になるので、高い脱硫率を得
ようとするあまり必要以上の量の脱硫剤を過剰に供給す
るのを防止することができ、生産性に優れる。 （４）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も可能となり、プラント出力制御の予測も可能にな
る。 （５）破砕によって微細化する脱硫剤の粒径を予測する
ことにより、加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の適
切な粒度の推定ができるので、供給する脱硫剤の粉砕及
び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき、作業性に
優れる。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができるので、流動粒子が微
細化すると発生し易いスラッギングの未然防止が可能と
なり加圧流動層ボイラの流動層の安定性と制御性に優れ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を、
図面を参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る加圧流動層燃焼装置のブロック図である。図１におい
て、１は本実施の形態１における加圧流動層燃焼装置、
２はコンプレッサ１６（後述する）からの空気で加圧す
ることにより酸素密度を高めた状態のもとで燃料を流動
化させて燃焼させる加圧流動層ボイラ、２ａは加圧流動
層ボイラ２の下部から注入された気体によって燃料と脱
硫剤とを有する流動粒子が流動化されている流動層、２
ｂは加圧流動層ボイラ２内の流動層２ａの上部の空間で
あるフリーボード、２ｃは加圧流動層ボイラ２に一端部
が連通し加圧流動層ボイラ２内で流動化された燃料が燃
焼して発生した含塵排ガスをサイクロン３（後述する）
内に導く排ガス導入管、３は排ガス導入管２ｃの他端部
が連通し排ガス導入管２ｃによって導かれた含塵排ガス
から粗粒灰を分離する粗脱塵装置としてのサイクロン、
４は加圧流動層ボイラ２及びサイクロン３を内設しコン
プレッサ１６からの空気により内部を高圧状態に保つ圧
力容器、５はサイクロン３で分離された粗粒灰を加圧流
動層ボイラ２へ戻すための返流管、５ａはサイクロン３
で粗粒灰が分離された排ガス及び微粒灰を圧力容器４の
外部へ排出してセラミックチューブフィルタ８へ導く排
ガス排出管、５ｂは加圧流動層ボイラ２の炉底部に配設
され流動層２ａの高さを調節するために流動層２ａを構
成する流動粒子を抜き出す炉底抜出口である。６は粒径
６ｍｍ程度以下に調整された石油コークスや石炭等の燃
料と、粒径１０ｍｍ程度以下に調整された石灰石やドロ
マイト、炭酸カリウムや水酸化カリウム等の脱硫剤又は
脱塩剤と、水と、を混合しスラリー状に調整し燃料スラ
リーを作成するスラリータンク、７はスラリータンク６
で作成された燃料スラリーを加圧流動層ボイラ２内に供
給するスラリーポンプ、８はサイクロン３から排出され
排ガス排出管５ａを通過した高温の排ガスが流入され排
ガス中の微粒灰の脱塵を行う精密脱塵装置としてのセラ
ミックチューブフィルタ、９はセラミックチューブフィ
ルタ８で捕集された微粒灰が堆積する微粒灰タンク、１
０はセラミックチューブフィルタ８の下流側に連通する
排ガス流路、１１は排ガス流路１０の下流側に連通して
配設され排ガス流路１０からの排ガスにより回転するガ
スタービン、１１ａはガスタービン１１により回転駆動
される発電機、１２はガスタービン１１の下流側に連通
して配設され選択的触媒還元法（ＳＣＲ）により排ガス
中のＮＯｘを触媒により接触還元する脱硝反応塔、１２
ａはガスタービン１１と脱硝反応塔１２とを連通する排
ガス管、１２ｂは排ガス管１２ａを流れる排ガス中のＳ
Ｏｘ濃度を測定する非分散型赤外法等によるＳＯｘ検出
器、１３は脱硝反応塔１２の下流側に連通して配設され
排ガスの有する熱により給水を予熱するエコノマイザ、
１４はエコノマイザ１３の下流側に連通して配設され排
ガスに残留する灰塵を除塵するバグフィルタ、１５はバ
グフィルタ１４の下流側に連通して配設され排ガスを大
気に放出する煙突、１６はガスタービン１１により回転
駆動され圧力容器４内の気圧を昇圧するための空気を圧
縮するコンプレッサである。１７は加圧流動層ボイラ２
内に配設された熱交換器、１７ａは熱交換器１７により
発生する蒸気が通気する蒸気管、１８は蒸気管１７ａか
ら送気される蒸気により回転駆動される蒸気タービン、
１８ａは蒸気タービン１８により回転駆動される発電
機、１９は蒸気タービン１８から排出される蒸気を冷却
し復水する復水器、２０は復水器１９で復水された水を
循環させる復水ポンプ、２１は復水ポンプ２０からエコ
ノマイザ１３へ送水する送水管、２２はエコノマイザ１
３で加熱された水を熱交換器１７へ給水する給水管であ
る。
図面を参照しながら説明する。 （実施の形態１）図１は、本発明の実施の形態１におけ
る加圧流動層燃焼装置のブロック図である。図１におい
て、１は本実施の形態１における加圧流動層燃焼装置、
２はコンプレッサ１６（後述する）からの空気で加圧す
ることにより酸素密度を高めた状態のもとで燃料を流動
化させて燃焼させる加圧流動層ボイラ、２ａは加圧流動
層ボイラ２の下部から注入された気体によって燃料と脱
硫剤とを有する流動粒子が流動化されている流動層、２
ｂは加圧流動層ボイラ２内の流動層２ａの上部の空間で
あるフリーボード、２ｃは加圧流動層ボイラ２に一端部
が連通し加圧流動層ボイラ２内で流動化された燃料が燃
焼して発生した含塵排ガスをサイクロン３（後述する）
内に導く排ガス導入管、３は排ガス導入管２ｃの他端部
が連通し排ガス導入管２ｃによって導かれた含塵排ガス
から粗粒灰を分離する粗脱塵装置としてのサイクロン、
４は加圧流動層ボイラ２及びサイクロン３を内設しコン
プレッサ１６からの空気により内部を高圧状態に保つ圧
力容器、５はサイクロン３で分離された粗粒灰を加圧流
動層ボイラ２へ戻すための返流管、５ａはサイクロン３
で粗粒灰が分離された排ガス及び微粒灰を圧力容器４の
外部へ排出してセラミックチューブフィルタ８へ導く排
ガス排出管、５ｂは加圧流動層ボイラ２の炉底部に配設
され流動層２ａの高さを調節するために流動層２ａを構
成する流動粒子を抜き出す炉底抜出口である。６は粒径
６ｍｍ程度以下に調整された石油コークスや石炭等の燃
料と、粒径１０ｍｍ程度以下に調整された石灰石やドロ
マイト、炭酸カリウムや水酸化カリウム等の脱硫剤又は
脱塩剤と、水と、を混合しスラリー状に調整し燃料スラ
リーを作成するスラリータンク、７はスラリータンク６
で作成された燃料スラリーを加圧流動層ボイラ２内に供
給するスラリーポンプ、８はサイクロン３から排出され
排ガス排出管５ａを通過した高温の排ガスが流入され排
ガス中の微粒灰の脱塵を行う精密脱塵装置としてのセラ
ミックチューブフィルタ、９はセラミックチューブフィ
ルタ８で捕集された微粒灰が堆積する微粒灰タンク、１
０はセラミックチューブフィルタ８の下流側に連通する
排ガス流路、１１は排ガス流路１０の下流側に連通して
配設され排ガス流路１０からの排ガスにより回転するガ
スタービン、１１ａはガスタービン１１により回転駆動
される発電機、１２はガスタービン１１の下流側に連通
して配設され選択的触媒還元法（ＳＣＲ）により排ガス
中のＮＯｘを触媒により接触還元する脱硝反応塔、１２
ａはガスタービン１１と脱硝反応塔１２とを連通する排
ガス管、１２ｂは排ガス管１２ａを流れる排ガス中のＳ
Ｏｘ濃度を測定する非分散型赤外法等によるＳＯｘ検出
器、１３は脱硝反応塔１２の下流側に連通して配設され
排ガスの有する熱により給水を予熱するエコノマイザ、
１４はエコノマイザ１３の下流側に連通して配設され排
ガスに残留する灰塵を除塵するバグフィルタ、１５はバ
グフィルタ１４の下流側に連通して配設され排ガスを大
気に放出する煙突、１６はガスタービン１１により回転
駆動され圧力容器４内の気圧を昇圧するための空気を圧
縮するコンプレッサである。１７は加圧流動層ボイラ２
内に配設された熱交換器、１７ａは熱交換器１７により
発生する蒸気が通気する蒸気管、１８は蒸気管１７ａか
ら送気される蒸気により回転駆動される蒸気タービン、
１８ａは蒸気タービン１８により回転駆動される発電
機、１９は蒸気タービン１８から排出される蒸気を冷却
し復水する復水器、２０は復水器１９で復水された水を
循環させる復水ポンプ、２１は復水ポンプ２０からエコ
ノマイザ１３へ送水する送水管、２２はエコノマイザ１
３で加熱された水を熱交換器１７へ給水する給水管であ
る。
【００２０】以上のように構成された本実施の形態１の
加圧流動層燃焼装置１について、流動粒子の粒度分布の
予測方法を以下、説明する。脱硫剤を所望の粒度に粉砕
した後に、重量沈降法，遠心力沈降法，篩い分け法，画
像解析法，光透過法，Ｘ線透過法，レーザー回折・散乱
法，電気的検知等の粒度分布測定方法にて、スラリータ
ンク６へ投入する前の脱硫剤の粒度分布を予め測定して
おく。これによって、加圧流動層ボイラ２の流動層２ａ
内に供給する粒径Ｄp,j-1の脱硫剤の重量分率ｆj-1を求
めることができる。重量分率ｆj-1、スラリータンク６
から加圧流動層ボイラ２内に供給される脱硫剤の供給速
度Ｆ、流動層２ａに存在する流動粒子の粒子重量Ｗ、及
び流動層２ａから炉底抜出口５ｂを介して抜き出す脱硫
剤の抜出重量Ｂを用いて演算式（式ｃ）で演算を行っ
て、加圧流動層ボイラ内の脱硫剤の粒度分布を予測する
ことができる。なお、本実施の形態においては、脱硫剤
は、石油コークスや石炭等の燃料等と水とを混合しスラ
リータンク６でスラリー状に調整した燃料スラリーに混
合して加圧流動層ボイラ２内に供給したが、燃料スラリ
ーを供給する配管とは別の配管を加圧流動層ボイラ２の
底部に連通して、燃料スラリーとは別の配管から加圧流
動層ボイラ２へ供給する場合もある。また、スラリーに
調整せずにロックホッパ等によってドライフィードする
こともできる。
加圧流動層燃焼装置１について、流動粒子の粒度分布の
予測方法を以下、説明する。脱硫剤を所望の粒度に粉砕
した後に、重量沈降法，遠心力沈降法，篩い分け法，画
像解析法，光透過法，Ｘ線透過法，レーザー回折・散乱
法，電気的検知等の粒度分布測定方法にて、スラリータ
ンク６へ投入する前の脱硫剤の粒度分布を予め測定して
おく。これによって、加圧流動層ボイラ２の流動層２ａ
内に供給する粒径Ｄp,j-1の脱硫剤の重量分率ｆj-1を求
めることができる。重量分率ｆj-1、スラリータンク６
から加圧流動層ボイラ２内に供給される脱硫剤の供給速
度Ｆ、流動層２ａに存在する流動粒子の粒子重量Ｗ、及
び流動層２ａから炉底抜出口５ｂを介して抜き出す脱硫
剤の抜出重量Ｂを用いて演算式（式ｃ）で演算を行っ
て、加圧流動層ボイラ内の脱硫剤の粒度分布を予測する
ことができる。なお、本実施の形態においては、脱硫剤
は、石油コークスや石炭等の燃料等と水とを混合しスラ
リータンク６でスラリー状に調整した燃料スラリーに混
合して加圧流動層ボイラ２内に供給したが、燃料スラリ
ーを供給する配管とは別の配管を加圧流動層ボイラ２の
底部に連通して、燃料スラリーとは別の配管から加圧流
動層ボイラ２へ供給する場合もある。また、スラリーに
調整せずにロックホッパ等によってドライフィードする
こともできる。
【００２１】以上のように構成された本実施の形態１の
加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測
方法によれば、以下のような作用が得られる。 （１）これまで予測をすることが困難であった磨耗によ
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる。
加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測
方法によれば、以下のような作用が得られる。 （１）これまで予測をすることが困難であった磨耗によ
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる。
【００２２】
【実施例】以下、加圧流動層燃焼装置の燃料スラリー燃
焼試験について、本発明の脱硫剤の粒度分布の予測方法
を実施した例について説明する。試験装置は、７１ＭＷ
ｅ加圧流動層燃焼装置を用いた。燃料としては（表１）
に示す５種の石炭及び１種の石油コークスを単独、若し
くは混合して用いた。脱硫剤としては（表２）に示す組
成を有する津久見産石灰石及び船尾産石灰石を単独、若
しくは混合粉砕し種々の粒度分布にしたものを用いた。
（表３）に混合粉砕した脱硫剤の粒径と混合比を示し
た。
焼試験について、本発明の脱硫剤の粒度分布の予測方法
を実施した例について説明する。試験装置は、７１ＭＷ
ｅ加圧流動層燃焼装置を用いた。燃料としては（表１）
に示す５種の石炭及び１種の石油コークスを単独、若し
くは混合して用いた。脱硫剤としては（表２）に示す組
成を有する津久見産石灰石及び船尾産石灰石を単独、若
しくは混合粉砕し種々の粒度分布にしたものを用いた。
（表３）に混合粉砕した脱硫剤の粒径と混合比を示し
た。
【表１】
【表２】
【表３】 燃料にＢＡ石炭と石油コークスとを用いた場合には、脱
硫剤は（表３）に示す津久見産石灰石と船尾産石灰石と
を混合粉砕したものを用いた。その場合の脱硫剤の実測
の粒度分布を（図２）に示した。また、燃料に種々の石
炭を用いた場合には、脱硫剤は（表２）に示す津久見産
石灰石を単独で用いた。その場合の脱硫剤の実測の粒度
分布を（図３）に示した。（図２）及び（図３）より、
燃料に種々の石炭を用いた場合は、燃料にＢＡ石炭と石
油コークスとを用いた場合に比べて粒径の大きな脱硫剤
を用いたことがわかる。
硫剤は（表３）に示す津久見産石灰石と船尾産石灰石と
を混合粉砕したものを用いた。その場合の脱硫剤の実測
の粒度分布を（図２）に示した。また、燃料に種々の石
炭を用いた場合には、脱硫剤は（表２）に示す津久見産
石灰石を単独で用いた。その場合の脱硫剤の実測の粒度
分布を（図３）に示した。（図２）及び（図３）より、
燃料に種々の石炭を用いた場合は、燃料にＢＡ石炭と石
油コークスとを用いた場合に比べて粒径の大きな脱硫剤
を用いたことがわかる。
【００２３】（図２）及び（図３）に示す脱硫剤と燃料
とを水と混合してペースト状にして加圧流動層ボイラ内
に供給した。流動層に供給する脱硫剤の量と炉底抜出口
から抜き出す流動粒子の量を調整して流動層の高さを調
節することで、熱交換器が流動層に浸されている割合を
制御して出力を制御するとともに、流動層温度を８２５
〜８６５℃の間に制御した。また、圧力は空塔速度（流
動層の粒子濃厚層間中に流れる見掛けの燃焼ガスの流
速）が０．８±０．４ｍ／ｓになるように一定に保っ
た。
とを水と混合してペースト状にして加圧流動層ボイラ内
に供給した。流動層に供給する脱硫剤の量と炉底抜出口
から抜き出す流動粒子の量を調整して流動層の高さを調
節することで、熱交換器が流動層に浸されている割合を
制御して出力を制御するとともに、流動層温度を８２５
〜８６５℃の間に制御した。また、圧力は空塔速度（流
動層の粒子濃厚層間中に流れる見掛けの燃焼ガスの流
速）が０．８±０．４ｍ／ｓになるように一定に保っ
た。
【００２４】流動層内が完全混合していると仮定する
と、抜き出した流動粒子の粒径分布は流動層の流動粒子
の粒径分布と同じであるとみなすことができる。その仮
定に基づき、流動層内に存在する流動粒子の外部表面積
を（式ｂ）の演算式に基づいて演算した。一方、脱硫剤
の磨耗による磨耗流動粒子中のカルシウム量を、加圧流
動層ボイラのカルシウムバランスから、（式ａ）の演算
式と、流動粒子のカルシウム含有密度と、に基づいて演
算した。（式ａ）とカルシウム含有密度と、によって得
られた流動粒子の磨耗による磨耗体積速度を、（式ｂ）
によって得られた脱硫剤の外部表面積で除して平均磨耗
線速度を求めた。この流動粒子の平均磨耗線速度とプラ
ント出力との関係を（図４）に示した。（図４）から、
流動粒子の平均磨耗線速度は、燃料種類やプラント出力
にかかわらず約１±０．５μｍ／ｈｒとほぼ一定である
ことがわかった。本発明者が、脱硫剤磨耗線速度をａ
〔μｍ／ｈｒ〕とし、粒径には依存せず一定であるとし
た仮定は正しいことが証明された。
と、抜き出した流動粒子の粒径分布は流動層の流動粒子
の粒径分布と同じであるとみなすことができる。その仮
定に基づき、流動層内に存在する流動粒子の外部表面積
を（式ｂ）の演算式に基づいて演算した。一方、脱硫剤
の磨耗による磨耗流動粒子中のカルシウム量を、加圧流
動層ボイラのカルシウムバランスから、（式ａ）の演算
式と、流動粒子のカルシウム含有密度と、に基づいて演
算した。（式ａ）とカルシウム含有密度と、によって得
られた流動粒子の磨耗による磨耗体積速度を、（式ｂ）
によって得られた脱硫剤の外部表面積で除して平均磨耗
線速度を求めた。この流動粒子の平均磨耗線速度とプラ
ント出力との関係を（図４）に示した。（図４）から、
流動粒子の平均磨耗線速度は、燃料種類やプラント出力
にかかわらず約１±０．５μｍ／ｈｒとほぼ一定である
ことがわかった。本発明者が、脱硫剤磨耗線速度をａ
〔μｍ／ｈｒ〕とし、粒径には依存せず一定であるとし
た仮定は正しいことが証明された。
【００２５】次に、加圧流動層ボイラの炉底部から抜き
出した流動粒子の粒度分布を測定した。燃料にＢＡ石炭
と石油コークスとを用いた場合の抜き出した流動層を構
成する流動粒子の粒度分布を（図５）に、燃料に種々の
石炭を用いた場合の抜き出した流動粒子の粒度分布を
（図６）に示した。また、燃料にＢＡ石炭と石油コーク
スとを用いた場合、炉底部から抜き出した脱硫剤の実測
の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された流動
層内に存在する流動粒子の粒度分布を（図７）に示し
た。さらに、燃料に種々の石炭を用いた場合、炉底部か
ら抜き出した脱硫剤の実測の粒度分布と（式ｃ）の演算
式によって予測された流動層内に存在する脱硫剤の粒度
分布を（図８）に示した。燃料にＢＡ石炭と石油コーク
スとを用いた場合、炉底部から抜き出した脱硫剤の実測
の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された流動
層内に存在する脱硫剤の粒度分布とが、（図７）に示す
ようにほぼ一致した。これにより、（式ｃ）の演算式
は、磨耗によって粒径が減少する脱硫剤の粒度分布を予
測する演算式として適していることが明らかになった。
一方、燃料にＢＡ石炭を用い石灰石Ｔ５（粒径５ｍｍ以
下の津久見産の石灰石）を脱硫剤として用いた場合、
（図８）に示すように、炉底部から抜き出した脱硫剤の
実測の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された
流動層内に存在する脱硫剤の粒度分布とが一致せず、実
測の粒度分布の方が、予測された粒径分布より小さい粒
径を有する脱硫剤の重量比率が高くなる傾向がみられ
た。以上のことから、粒径の大きな脱硫剤が加圧流動層
ボイラ内に供給されている場合、脱硫剤の磨耗による細
粒化だけでなく、破砕による細粒化が起こっていること
が確認された。
出した流動粒子の粒度分布を測定した。燃料にＢＡ石炭
と石油コークスとを用いた場合の抜き出した流動層を構
成する流動粒子の粒度分布を（図５）に、燃料に種々の
石炭を用いた場合の抜き出した流動粒子の粒度分布を
（図６）に示した。また、燃料にＢＡ石炭と石油コーク
スとを用いた場合、炉底部から抜き出した脱硫剤の実測
の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された流動
層内に存在する流動粒子の粒度分布を（図７）に示し
た。さらに、燃料に種々の石炭を用いた場合、炉底部か
ら抜き出した脱硫剤の実測の粒度分布と（式ｃ）の演算
式によって予測された流動層内に存在する脱硫剤の粒度
分布を（図８）に示した。燃料にＢＡ石炭と石油コーク
スとを用いた場合、炉底部から抜き出した脱硫剤の実測
の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された流動
層内に存在する脱硫剤の粒度分布とが、（図７）に示す
ようにほぼ一致した。これにより、（式ｃ）の演算式
は、磨耗によって粒径が減少する脱硫剤の粒度分布を予
測する演算式として適していることが明らかになった。
一方、燃料にＢＡ石炭を用い石灰石Ｔ５（粒径５ｍｍ以
下の津久見産の石灰石）を脱硫剤として用いた場合、
（図８）に示すように、炉底部から抜き出した脱硫剤の
実測の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測された
流動層内に存在する脱硫剤の粒度分布とが一致せず、実
測の粒度分布の方が、予測された粒径分布より小さい粒
径を有する脱硫剤の重量比率が高くなる傾向がみられ
た。以上のことから、粒径の大きな脱硫剤が加圧流動層
ボイラ内に供給されている場合、脱硫剤の磨耗による細
粒化だけでなく、破砕による細粒化が起こっていること
が確認された。
【００２６】次に、燃料に石炭を用いた場合の粒径範囲
ｘ〜ｙの脱硫剤のうち、細粒化せずに残存している脱硫
剤の粒径範囲を調べるために、（式ｄ）で示される残存
率Ｒ（ｘ−ｙ）の演算結果を（図９）に示した。（図
９）の横軸に脱硫剤の粒径を示し、縦軸に残存率を示し
た。（図９）から、残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＝１となる粒径
は、１．２ｍｍ（ＤR＝１．２ｍｍ）であり、脱硫剤の
粒径範囲が１．２〜２ｍｍの場合の残存率は０．２９〜
０．９４（平均０．６１）であり、粒径範囲が２〜５．
７ｍｍ（ＤMAX＝５．７ｍｍ）の場合の残存率は０．０
９〜０．４３（平均０．２５）であり、粒径が大きな脱
硫剤の残存率が低いことが確認された。
ｘ〜ｙの脱硫剤のうち、細粒化せずに残存している脱硫
剤の粒径範囲を調べるために、（式ｄ）で示される残存
率Ｒ（ｘ−ｙ）の演算結果を（図９）に示した。（図
９）の横軸に脱硫剤の粒径を示し、縦軸に残存率を示し
た。（図９）から、残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＝１となる粒径
は、１．２ｍｍ（ＤR＝１．２ｍｍ）であり、脱硫剤の
粒径範囲が１．２〜２ｍｍの場合の残存率は０．２９〜
０．９４（平均０．６１）であり、粒径範囲が２〜５．
７ｍｍ（ＤMAX＝５．７ｍｍ）の場合の残存率は０．０
９〜０．４３（平均０．２５）であり、粒径が大きな脱
硫剤の残存率が低いことが確認された。
【００２７】さらに、増加率を（式ｅ）で示す演算式に
よって演算した。この結果、粒径範囲が０．２５ｍｍ〜
０．５ｍｍの増加率は平均０．９７であり、粒径範囲が
０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの増加率は平均０．０３であっ
た。粒径ＤR〜ＤMAX（１．２ｍｍ〜５．７ｍｍ）の脱硫
剤が破砕して減少し、０．２５〜０．５ｍｍの粒径を有
する脱硫剤が生成したことが示された。なお、磨耗線速
度は１μｍ／ｈｒとして計算した。以上のようにして算
出された残存率の平均値と増加率の平均値とを用いて、
（図８）に太実線で示した予測値の補正を行った。その
結果を（図１０）に示した。（図１０）において、太実
線で示したものが補正された流動粒子の粒度分布の予測
値である。太実線で示される補正された流動粒子の粒度
分布の予測値は、破線で示される実測値とほぼ一致する
ことが確認された。以上のことから、本発明の粒度分布
の予測方法によれば、磨耗による粒度分布の変動予測だ
けでなく、破砕による粒度分布の変動予測も可能となる
ことが明らかになった。
よって演算した。この結果、粒径範囲が０．２５ｍｍ〜
０．５ｍｍの増加率は平均０．９７であり、粒径範囲が
０．５ｍｍ〜１．２ｍｍの増加率は平均０．０３であっ
た。粒径ＤR〜ＤMAX（１．２ｍｍ〜５．７ｍｍ）の脱硫
剤が破砕して減少し、０．２５〜０．５ｍｍの粒径を有
する脱硫剤が生成したことが示された。なお、磨耗線速
度は１μｍ／ｈｒとして計算した。以上のようにして算
出された残存率の平均値と増加率の平均値とを用いて、
（図８）に太実線で示した予測値の補正を行った。その
結果を（図１０）に示した。（図１０）において、太実
線で示したものが補正された流動粒子の粒度分布の予測
値である。太実線で示される補正された流動粒子の粒度
分布の予測値は、破線で示される実測値とほぼ一致する
ことが確認された。以上のことから、本発明の粒度分布
の予測方法によれば、磨耗による粒度分布の変動予測だ
けでなく、破砕による粒度分布の変動予測も可能となる
ことが明らかになった。
【００２８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば以下のよ
うな有利な効果が得られる。請求項１に記載の発明によ
れば、 （１）これまで定量的に示されていなかった流動粒子
（脱硫剤）の磨耗速度を定量的に示すことができるの
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握することがで
きる加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の
推定方法を提供することができる。
うな有利な効果が得られる。請求項１に記載の発明によ
れば、 （１）これまで定量的に示されていなかった流動粒子
（脱硫剤）の磨耗速度を定量的に示すことができるの
で、磨耗による流動粒子の粒径変化を把握することがで
きる加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の
推定方法を提供することができる。
【００２９】請求項２に記載の発明によれば、 （１）これまで予測をすることが困難であった磨耗によ
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる加圧流動層燃焼装置に
おける流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することが
できる。
る流動粒子（脱硫剤）の粒度分布の変化が、定量化が可
能な因子を用いた演算によって予測できるので、流動粒
子の粒度分布や外部表面積に起因している脱硫率の予測
や伝熱係数の推定等が可能となる加圧流動層燃焼装置に
おける流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することが
できる。
【００３０】請求項３に記載の発明によれば、 （１）破砕されて減少する脱硫剤の粒径範囲、破砕され
て生成される脱硫剤の粒径範囲が明確になり、破砕され
て減少する脱硫剤の粒径範囲の予測が可能になる加圧流
動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法を
提供することができる。
て生成される脱硫剤の粒径範囲が明確になり、破砕され
て減少する脱硫剤の粒径範囲の予測が可能になる加圧流
動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法を
提供することができる。
【００３１】請求項４に記載の発明によれば、請求項３
の効果に加え、 （１）破砕されて生成し増加した微細な脱硫剤の重量分
率が明確になり、増加する脱硫剤の粒径範囲の予測が可
能になる流動粒子の粒度分布の予測方法を提供すること
ができる。 （２）脱硫剤の破砕によって変動する脱硫剤の粒度分布
の予測も可能になるため、脱硫剤の外部表面の影響を受
ける脱硫性能（脱硫率）の予測が可能になる流動粒子の
粒度分布の予測方法を提供することができる。 （３）脱硫率の予測が可能になるので、高い脱硫率を得
ようとするあまり必要以上の量の脱硫剤を過剰に供給す
るのを防止することができ、生産性に優れる流動粒子の
粒度分布の予測方法を提供することができる。 （４）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も可能となり、プラント出力制御の予測も可能になる
流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することができ
る。 （５）破砕によって微細化する脱硫剤の粒径を予測する
ことにより、加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の適
切な粒度の推定ができるので、供給する脱硫剤の粉砕及
び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき、作業性に
優れる流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することが
できる。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができるので、流動粒子が微
細化すると発生し易いスラッギングの未然防止が可能と
なり加圧流動層ボイラの流動層の安定性と制御性に優れ
る流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することができ
る。
の効果に加え、 （１）破砕されて生成し増加した微細な脱硫剤の重量分
率が明確になり、増加する脱硫剤の粒径範囲の予測が可
能になる流動粒子の粒度分布の予測方法を提供すること
ができる。 （２）脱硫剤の破砕によって変動する脱硫剤の粒度分布
の予測も可能になるため、脱硫剤の外部表面の影響を受
ける脱硫性能（脱硫率）の予測が可能になる流動粒子の
粒度分布の予測方法を提供することができる。 （３）脱硫率の予測が可能になるので、高い脱硫率を得
ようとするあまり必要以上の量の脱硫剤を過剰に供給す
るのを防止することができ、生産性に優れる流動粒子の
粒度分布の予測方法を提供することができる。 （４）また、流動粒子の粒度分布等に影響を受ける加圧
流動層ボイラ内に配設された熱交換器への伝熱係数の推
定も可能となり、プラント出力制御の予測も可能になる
流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することができ
る。 （５）破砕によって微細化する脱硫剤の粒径を予測する
ことにより、加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の適
切な粒度の推定ができるので、供給する脱硫剤の粉砕及
び整粒に過度の作業工数を割くのを防止でき、作業性に
優れる流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することが
できる。 （６）加圧流動層ボイラ内の脱硫剤を流動化に最適な粒
径に予測して調整することができるので、流動粒子が微
細化すると発生し易いスラッギングの未然防止が可能と
なり加圧流動層ボイラの流動層の安定性と制御性に優れ
る流動粒子の粒度分布の予測方法を提供することができ
る。
【図１】本発明の実施の形態１における加圧流動層燃焼
装置のブロック図
装置のブロック図
【図２】燃料にＢＡ石炭と石油コークスとを用いた場合
の脱硫剤の実測の粒度分布を示す図
の脱硫剤の実測の粒度分布を示す図
【図３】燃料に石炭を用いた場合の脱硫剤の実測の粒度
分布を示す図
分布を示す図
【図４】流動粒子（脱硫剤）の平均磨耗線速度とプラン
ト出力との関係を示す図
ト出力との関係を示す図
【図５】燃料にＢＡ石炭と石油コークスとを用いた場合
の流動粒子（脱硫剤）の実測の粒度分布
の流動粒子（脱硫剤）の実測の粒度分布
【図６】燃料に石炭を用いた場合の流動粒子（脱硫剤）
の実測の粒度分布
の実測の粒度分布
【図７】燃料にＢＡ石炭と石油コークスとを用いた場合
の流動粒子（脱硫剤）の実測の粒度分布と（式ｃ）の演
算式によって予測された流動層内に存在する流動粒子の
粒度分布の関係を示す図
の流動粒子（脱硫剤）の実測の粒度分布と（式ｃ）の演
算式によって予測された流動層内に存在する流動粒子の
粒度分布の関係を示す図
【図８】燃料にＢＡ石炭を用いた場合の流動粒子（脱硫
剤）の実測の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測
された流動粒子の粒度分布の関係を示す図
剤）の実測の粒度分布と（式ｃ）の演算式によって予測
された流動粒子の粒度分布の関係を示す図
【図９】燃料に石炭を用いた場合の粒径範囲ｘ〜ｙの脱
硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）を示す図
硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）を示す図
【図１０】燃料にＢＡ石炭を用いた場合の流動粒子（脱
硫剤）の実測の粒度分布と、補正後の流動粒子の粒度分
布を示す図
硫剤）の実測の粒度分布と、補正後の流動粒子の粒度分
布を示す図
１ 加圧流動層燃焼装置 ２ 加圧流動層ボイラ ２ａ 流動層 ２ｂ フリーボード ２ｃ 排ガス導入管 ３ サイクロン ４ 圧力容器 ５ 返流管 ５ａ 排ガス排出管 ５ｂ 炉底抜出口 ６ スラリータンク ７ スラリーポンプ ８ セラミックチューブフィルタ ９ 微粒灰タンク １０ 排ガス流路 １１ ガスタービン １１ａ，１８ａ 発電機 １２ 脱硫反応塔 １２ａ 排ガス管 １２ｂ ＳＯｘ検出器 １３ エコノマイザ １４ バグフィルタ １５ 煙突 １６ コンプレッサ １７ 熱交換器 １７ａ 蒸気管 １８ 蒸気タービン １９ 復水器 ２０ 復水ポンプ ２１ 送水管 ２２ 給水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２３Ｇ 5/30 ＺＡＢ (72)発明者 作野 慎一 神奈川県横浜市磯子区新磯子町37の２ 電 源開発株式会社新磯子火力建設所内 (72)発明者 三沢 信博 神奈川県横浜市磯子区新磯子町37の２ 電 源開発株式会社新磯子火力建設所内 (72)発明者 笹津 浩司 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 後藤 秀樹 東京都中央区銀座六丁目15番１号 電源開 発株式会社内 (72)発明者 清水 忠明 新潟県新潟市五十嵐二の町8050 Ｆターム(参考） 3K064 AA01 AA06 AA20 AB01 AC01 AC05 AD03 AD05 AD06 AD08 AF03 BA13 BA15 BA17 BA24 BB09 4D002 AA02 AC01 BA03 BA14 CA09 DA05 DA06 DA16 EA02 EA06 FA03 GA01 GA03 GB02 GB03 GB06 GB12 HA08
Claims (4)
- 【請求項１】 硫黄分を含む燃料を燃焼させる加圧流動
層燃焼装置において、加圧流動層ボイラで単位時間あた
りに発生するフライアッシュ中のカルシウム量と、前記
加圧流動層ボイラ内に単位時間あたりに供給する脱硫剤
の内サイクロンカットサイズ以下の粒径を有する前記脱
硫剤中のカルシウム量と、前記加圧流動層ボイラ内に単
位時間あたりに供給する石炭灰中のカルシウム量と、に
よって、前記加圧流動層ボイラ内の流動粒子が磨耗して
単位時間に生成される磨耗流動粒子中のカルシウム量を
（数１）の演算式を用いて求める工程と、 前記磨耗流動粒子中のカルシウム量を前記脱硫剤のカル
シウム含有密度で除して前記磨耗流動粒子の磨耗体積速
度（ａ）を求める工程と、 前記加圧流動層ボイラ内に存在する前記流動粒子の粒度
分布を測定し、（数２）の演算式を用いて前記流動粒子
の外部表面積（ｂ）を求める工程と、 前記磨耗体積速度（ａ）を前記外部表面積（ｂ）で除し
て前記流動粒子の磨耗線速度を求める工程と、 を備えていることを特徴とする加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の磨耗速度の推定方法。 【数１】 【数２】 - 【請求項２】 硫黄分を含む燃料を燃焼させる加圧流動
層燃焼装置において、 加圧流動層ボイラ内に供給する脱硫剤の粒度分布を測定
し、前記脱硫剤の内の粒径Ｄp,j-1の重量分率ｆj-1を求
める工程と、 前記重量分率ｆj-1と、前記加圧流動層ボイラ内に供給
する前記脱硫剤の供給速度Ｆと、前記加圧流動層ボイラ
の流動層内に存在する流動粒子の粒子重量Ｗと、前記脱
硫剤の供給量が前記流動粒子が前記加圧流動層ボイラ内
で磨耗によって減少する量よりも多い場合に前記加圧流
動層ボイラの炉底部から抜き出す前記流動粒子の抜出重
量Ｂと、によって、時刻ｔから時間Δｔが経過した後に
前記流動層内に存在する前記粒径Ｄp,j-1を有する前記
流動粒子の重量Ｗ・ｗj-1（t+Δｔ）を（数３）によっ
て求める工程と、 （数３）の演算を各々の粒径毎及び時間毎に定常状態に
なるまで繰り返し行い各絶対量を求め、前記各絶対量の
合計から各々の粒径毎の重量分率を演算して粒度分布を
求める工程と、 を備えていることを特徴とする加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の粒度分布の予測方法。 【数３】 - 【請求項３】 加圧流動層ボイラの炉底部から抜き出し
た流動粒子の粒度分布を測定し、測定された前記流動粒
子の前記粒度分布から粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前
記流動粒子の重量分率ｅ（ｘ−ｙ）を求める工程と、 加圧流動層ボイラ内に供給する前の脱硫剤の粒度分布を
測定し、測定された前記脱硫剤の前記粒度分布から粒径
範囲ｘ〜ｙの前記脱硫剤の重量分率ｆ（ｘ−ｙ）を求め
る工程と、 前記加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が変
動した前記脱硫剤の残存率Ｒ（ｘ−ｙ）を（数４）の演
算式で演算する工程と、 前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項２に記載の予
測方法で予測された前記粒度分布を補正する工程と、 を備えていることを特徴とする加圧流動層燃焼装置にお
ける流動粒子の粒度分布の予測方法。 【数４】 - 【請求項４】 前記残存率Ｒ（ｘ−ｙ）＝１となる前記
脱硫剤の粒径ＤRを求める工程と、 前記加圧流動層ボイラの前記炉底部から抜き出した前記
流動粒子の前記粒度分布から、前記加圧流動層ボイラ内
の流動層に存在する前記流動粒子の最大粒径Ｄ MAXを求
める工程と、 前記加圧流動層ボイラ内で磨耗や破砕によって粒径が変
動した粒径範囲ｘ〜ｙの粒径を有する前記脱硫剤の増加
率Ｆ（ｘ−ｙ）を（数５）の演算式で演算する工程と、 前記増加率Ｆ（ｘ−ｙ）に応じて、請求項２に記載の予
測方法で予測された前記粒度分布を補正する工程と、 を備えていることを特徴とする請求項３に記載の加圧流
動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法。 【数５】
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000372114A JP2002174406A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000372114A JP2002174406A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002174406A true JP2002174406A (ja) | 2002-06-21 |
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ID=18841709
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000372114A Withdrawn JP2002174406A (ja) | 2000-12-06 | 2000-12-06 | 加圧流動層燃焼装置における流動粒子の磨耗速度の推定方法及び加圧流動層燃焼装置における流動粒子の粒度分布の予測方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002174406A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101760246B (zh) * | 2010-01-15 | 2011-02-02 | 太原理工大学 | 一种用于加压流化床气化炉的生物质进料器 |
| CN102210971A (zh) * | 2010-04-07 | 2011-10-12 | 华盛江泉集团有限公司 | 循环流化床锅炉脱硫装置 |
| US20150174525A1 (en) * | 2011-08-30 | 2015-06-25 | Chiyoda Corporation | Method for preventing inactivation of flue gas desulfurization apparatus |
| CN110986046A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-10 | 王登磊 | 一种环保型垃圾焚烧设备 |
-
2000
- 2000-12-06 JP JP2000372114A patent/JP2002174406A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
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|---|---|---|---|---|
| CN101760246B (zh) * | 2010-01-15 | 2011-02-02 | 太原理工大学 | 一种用于加压流化床气化炉的生物质进料器 |
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| US20150174525A1 (en) * | 2011-08-30 | 2015-06-25 | Chiyoda Corporation | Method for preventing inactivation of flue gas desulfurization apparatus |
| US9718024B2 (en) * | 2011-08-30 | 2017-08-01 | Chiyoda Corporation | Method for preventing inactivation of flue gas desulfurization apparatus |
| CN110986046A (zh) * | 2019-12-11 | 2020-04-10 | 王登磊 | 一种环保型垃圾焚烧设备 |
| CN110986046B (zh) * | 2019-12-11 | 2021-12-21 | 常熟浦发第二热电能源有限公司 | 一种环保型垃圾焚烧设备 |
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