JP2015087053A - ケミカルループ燃焼装置を備えた微粉炭燃焼ボイラ発電システム - Google Patents
ケミカルループ燃焼装置を備えた微粉炭燃焼ボイラ発電システム Download PDFInfo
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Abstract
Description
酸化した金属粒子(MeO)4はサイクロン(図示せず)で排ガス(N2、O2など)8と分離され、燃料反応器2へ送られる。燃料反応器2では高温の金属粒子(MeO)4と固体燃料(例えば石炭)7が接触して、金属粒子(MeO)4の酸素と固体燃料7が反応する。このとき、固体燃料7を酸化した金属粒子(MeO)4は還元されて金属粒子(Me)5となり、再び空気反応器1へ戻る循環ループを形成する。
空気反応器1からは、窒素や残存酸素を含んだ排気ガス8が放出される。燃料反応器2からは、CO2 ガス9やH2O(水蒸気)10などが排出される。これらのガスは高温のため、排熱回収ボイラ(図示せず)で熱回収して、その熱回収で生成した蒸気を発電に利用する。(非特許文献1参照)。
燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器にバイオマスを供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する構成になっていることを特徴とするものである。
燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの微粉炭ラインから微粉炭を供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する構成になっていることを特徴とするものである。
燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器にバイオマスと微粉炭の混合燃料を供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する構成になっていることを特徴とするものである。
還元反応:バイオマス+ 6Fe2O3 ⇒ 4Fe3O4 + CO2−吸熱 (3)
酸化反応:4Fe3O4 + O2(空気) ⇒ 6Fe2O3 + 発熱 (4)
金属粒子(MeO)4として酸化鉄を使用した場合、金属粒子(MeO)4はFe2O3、金属粒子(Me)5はFe3O4に相当する。そして空気反応器1では前記式(4)に示すFe3O4と空気の酸化反応が生じ、燃料反応器2では、前記式(3)に示すFe2O3の還元反応が生じる。
次に空気反応器1ならびに燃料反応器2の機器寸法について説明する。
空気反応器1は導入した金属粒子(Me)5を空気6により上昇させるため、空気6の空塔速度が金属粒子(Me)5の終末速度よりも速くなるように空気反応器1の断面積を設計する。
CLCは無害な固体粒子を用いるため、化学吸収法で用いる薬剤による人体や環境へ負荷を防止できる効果がある。
酸素燃焼法では対応できない部分CO2回収がCLCを同時運転することで対応可能である。
CO+3Fe2O3 ⇒ CO2+2Fe3O4 (6)
H2+3Fe2O3 ⇒ H2O+2Fe3O4 (7)
次に3塔式CLC装置の空気反応器1、燃料反応器2ならびに揮発分反応器3の機器寸法について説明する。
空気反応器1は導入した金属粒子(Me)5を空気6により上昇させるため、空気6の空塔速度が金属粒子(Me)5の終末速度よりも速くなるように空気反応器1の断面積を設計する。
CLCで採用する気泡流動層や循環流動層では、使用可能な燃料種が多く、例えば褐炭など低価格な石炭種範囲が拡大し、発電コストの低下が可能である。
前記図5(実施例3)ならびに図6 (実施例4)では、2塔式のケミカルルーピング燃焼装置を使用した場合を示しているが、前述した3塔式のケミカルルーピング燃焼装置を用いることも可能である。
2:燃料反応器
3:揮発分反応器
4:金属粒子(MeO)
5:金属粒子(Me)
6:予熱空気
7:固体燃料(石炭)
8:排気ガス(N2、O2、飛灰)
11:サイクロン(空気反応器後段)
15:ガス化剤(蒸気)
19:燃料供給管
36:火炉
51:バイオマスバンカ
52:バイオマス用ミル
53:燃料搬送用ガス
54:バイオマス供給管
55:バイオマス燃料
56:バイオマス・微粉炭混合燃料
60:予熱空気配管
Claims (3)
- 燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器にバイオマスを供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する
構成になっていることを特徴とするケミカルルーピング燃焼装置を備えた微粉炭燃焼ボイラ発電システム。 - 燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの微粉炭ラインから微粉炭を供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する
構成になっていることを特徴とするケミカルルーピング燃焼装置を備えた微粉炭燃焼ボイラ発電システム。 - 燃料反応器と空気反応器の間にサイクロンが配置されて、金属粒子が循環流動するように前記燃料反応器とサイクロンと空気反応器がループ状に接続したケミカルルーピング燃焼装置を、微粉炭燃焼ボイラ発電システムに併設し、
前記燃料反応器にバイオマスと微粉炭の混合燃料を供給し、
前記空気反応器に前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムからの予熱空気を供給し、
前記サイクロンからの排ガスを前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの火炉へ導入し、
前記ケミカルルーピング燃焼装置で製造した蒸気を前記微粉炭燃焼ボイラ発電システムの蒸気タービンへ供給する
構成になっていることを特徴とするケミカルルーピング燃焼装置を備えた微粉炭燃焼ボイラ発電システム。
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