JP2013011377A - 石炭燃焼方法及び石炭燃焼システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】石炭を粉砕して石炭粉末を得る石炭粉砕装置2と、石炭粉末を用いて燃焼を行う燃焼装置としての微粉炭バーナ3と、石炭粉砕装置2で得られた石炭粉末を微粉炭バーナ3に供給する石炭粉末供給手段4と、石炭粉砕装置2に酢液を供給する酢液供給手段8とを有するようにした。
【選択図】図1
Description
石炭としては、国内の微粉炭火力(具体的には微粉炭ボイラ)でよく用いられている豪州産瀝青炭を用いた。この豪州産瀝青炭は、燃料比が高く、灰融点が高い(具体的には1500〔℃〕以上)という特徴がある。なお、以下においては、酢液や添加物を混合しない豪州産瀝青炭のことを未処理炭と表記する。
石炭は微粉砕し、107〔℃〕で乾燥してから酢液の混合処理を行った。微粉炭の平均粒径は26〔μm〕であった。炭化処理で得られた粗酢液を用いた酢液の混合処理として、微粉炭と粗酢液とを混合した。具体的には、乾燥処理をした微粉炭に粗酢液を所定の比率で添加しよく混ぜ合わせて数時間から一晩静置した後に、107〔℃〕で熱風乾燥して酢液添加炭を調製した。なお、実験上、安定した結果を得るために混合後に静置したが、静置しなくても同様の効果が得られることを確認しているので、実プロセスでは静置は必ずしも必要ではない。
燃焼性向上のための燃焼触媒としての添加物の検証のため、酢液に加えてのカルシウムを含有する添加物の混合処理を行った。本実施例では、具体的には、粉炭の燃焼においてフラックスとして用いられる石灰石の主成分である炭酸カルシウムを添加物として用いた。さらに、実際の場合の容易且つ安価に入手可能なカルシウム供給源としてフライアッシュを想定し、フライアッシュを添加して酢液の混合処理を行った。具体的には、乾燥微粉炭に所定の割合で添加物(炭酸カルシウム又はフライアッシュ)と酢液とを添加しよく混ぜ合わせて数時間から一晩静置した後に、107〔℃〕で熱風乾燥して酢液・添加物処理炭を調製した。
高温のボイラ実機の反応場に近い電気加熱式落下型管状反応炉である常圧DTF(Drop Tube Furnace の略)設備を用いて高温での石炭の燃焼実験を行った。本実施例で用いた常圧DTF設備は、縦型管状電気炉を備えた外部加熱型反応装置であり、炉頂のスクリューフィーダーから気流搬送で粉体燃料を炉内へ投入するために燃料は急速加熱され、気流ボイラに近い反応場を作り出すことができるものである。そして、常圧DTF設備による燃焼実験では、所定の温度(=1400℃)に昇温した炉内へ乾燥空気を供給し、所定の空気比(即ち、理論燃焼空気量に対する投入空気の割合)となる流量の石炭を投入した。
上述の条件のもと、例えば微粉炭ボイラの微粉炭バーナでの燃焼を想定し、常圧DTFを用いて空気による燃焼実験を実施した。
下記の各試料を用い、酢液の混合の有無及び混合量(割合)の影響を把握するための実験を行い、図5及び図6に示す結果が得られた。
試料a:石炭1に対して精製酢液0.25(重量比)を混合(図中の記号▲)
試料b:石炭1に対して精製酢液0.10(重量比)を混合(図中の記号◆)
試料o:酢液の混合なし(図中の記号●)
下記の各試料を用い、酢液の混合に加えての炭酸カルシウムの添加の影響を把握するための実験を行い、図7及び図8に示す結果が得られた(なお、図7,図8では、炭酸カルシウムのことを「炭カル」と表記している)。
試料c:石炭1に対して粗酢液0.5及び炭酸カルシウム0.056(重量比)を混合
(図中の記号▲)
試料d:石炭1に対して炭酸カルシウム0.056(重量比)を混合、酢液なし
(図中の記号○)
試料o:酢液及び炭酸カルシウムの混合なし(図中の記号●)
下記の各試料を用い、酢液の混合に加えてのフライアッシュの添加の影響を把握するための実験を行い、図9及び図10に示す結果が得られた。なお、専焼灰はバイオマス粉末のみの燃焼によって生成された灰で、混焼灰は石炭とバイオマスとの混合微粉炭の燃焼によって生成された灰である。
試料e:石炭1に対して粗酢液0.5及びフライアッシュ(専焼灰)0.05(重量比)を混合
(図中の記号▲)
試料f:石炭1に対して粗酢液0.5及びフライアッシュ(混焼灰)0.05(重量比)を混合
(図中の記号◆)
試料o:酢液及びフライアッシュの混合なし(図中の記号●)
2 石炭粉砕装置
3 微粉炭バーナ(燃焼装置)
4 石炭粉末供給手段
5 炭化処理装置
6 粗酢液回収手段
7 バイオマス炭化物供給手段
8 酢液供給手段
9 石炭供給手段
10 微粉炭ボイラ
Claims (12)
- 石炭粉末と酢液とを混合して燃焼装置に供給することを特徴とする石炭燃焼方法。
- 植物由来のバイオマス原料を炭化処理したバイオマス炭化物を粉砕したバイオマス炭化物粉末を更に混合することを特徴とする請求項1記載の石炭燃焼方法。
- 前記酢液が前記植物由来のバイオマス原料を炭化処理した際に得られたものであることを特徴とする請求項1または2記載の石炭燃焼方法。
- 燃焼触媒を含有する添加物を更に混合することを特徴とする請求項1記載の石炭燃焼方法。
- 前記燃焼触媒を含有する添加物が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項4記載の石炭燃焼方法。
- 前記燃焼触媒を含有する添加物がフライアッシュであることを特徴とする請求項4記載の石炭燃焼方法。
- 石炭を粉砕して石炭粉末を得る石炭粉砕装置と、前記石炭粉末を用いて燃焼を行う燃焼装置と、前記石炭粉砕装置で得られた前記石炭粉末を前記燃焼装置に供給する石炭粉末供給手段と、前記石炭粉砕装置に、又は、前記石炭粉砕装置に供給される前の前記石炭に、酢液を供給する酢液供給手段とを有することを特徴とする石炭燃焼システム。
- 植物由来のバイオマス原料を炭化処理したバイオマス炭化物を前記石炭粉砕装置に供給するバイオマス炭化物供給手段、若しくは、植物由来のバイオマス原料を炭化処理したバイオマス炭化物を粉砕したバイオマス炭化物粉末を前記燃焼装置に供給するバイオマス炭化物粉末供給手段を更に有することを特徴とする請求項7記載の石炭燃焼システム。
- 前記酢液が前記植物由来のバイオマス原料を炭化処理した際に得られたものであることを特徴とする請求項8記載の石炭燃焼システム。
- 前記石炭粉砕装置に、又は、前記石炭粉砕装置に供給される前の前記石炭に、燃焼触媒を含有する添加物を供給する燃焼触媒供給手段を更に有することを特徴とする請求項7記載の石炭燃焼システム。
- 前記燃焼触媒を含有する添加物が炭酸カルシウムであることを特徴とする請求項10記載の石炭燃焼システム。
- 前記燃焼触媒を含有する添加物がフライアッシュであることを特徴とする請求項10記載の石炭燃焼システム。
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