JP2020106244A - Fluidized bed furnace - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アルカリ金属を含む燃料を燃焼させる流動床炉に関する。 The present invention relates to a fluidized bed furnace that burns a fuel containing an alkali metal.
近年、バイオマスは、有力な再生可能エネルギーの一つとして考えられている。例えば、バイオマス発電では、バイオマス燃料を燃やして出る水蒸気やガスを使って、タービンを回すことで発電する。バイオマス燃料を燃やすために、例えば、流動床炉が用いられる。流動床炉は、吹き上がる加圧空気によって高温の流動媒体を流動させた流動層を備え、流動層の中で供給された燃料を燃焼するものである。上記の流動媒体として、一般的に、珪砂が用いられる。珪砂とは、主に石英粒からなる砂である。 In recent years, biomass has been considered as one of the leading renewable energy sources. For example, in biomass power generation, steam or gas produced by burning biomass fuel is used to rotate a turbine to generate power. A fluidized bed furnace, for example, is used to burn the biomass fuel. The fluidized bed furnace includes a fluidized bed in which a high-temperature fluidized medium is made to flow by blown pressurized air, and burns fuel supplied in the fluidized bed. Quartz sand is generally used as the fluid medium. Quartz sand is sand mainly composed of quartz grains.
バイオマスの中でも、従来は廃棄されていたパーム椰子空果房(EFB:Empty Fruit Bunches)の利用が注目されている。EFBは、含水量が約60質量%で、発熱量が約4000kcal/kgの有効な燃料であるが、乾燥ベースで約2質量%のカリウム(K)を含む。流動媒体が珪砂である流動床炉において、カリウムやナトリウム(Na)などのアルカリ金属成分を含有する燃料を用いた場合には、アルカリ金属成分と珪砂粒子(即ち、石英粒子)との間の化学反応により、アルカリ金属の珪酸塩が形成される。この珪酸塩は、炉内温度(約800〜900℃)よりも低い700℃程度で溶融する低融点化合物であり、珪砂粒子表面に粘着層を形成する。この粘着層を介して珪砂粒子同士が固着して、珪砂の凝集や塊化が生じる。このように流動媒体が塊化すると、流動層の良好な流動が妨げられ、燃料の安定した燃焼が困難となる。このような課題に対し、特許文献1〜3では、流動床炉において流動媒体の凝集を防止する技術が提案されている。
Among biomass, the use of Palm Fruit Empty Bunches (EFB), which has been conventionally discarded, is drawing attention. EFB is an effective fuel with a water content of about 60 wt% and a calorific value of about 4000 kcal/kg, but contains about 2 wt% potassium (K) on a dry basis. In a fluidized bed furnace where the fluid medium is silica sand, when a fuel containing an alkali metal component such as potassium or sodium (Na) is used, the chemistry between the alkali metal component and the silica sand particles (that is, quartz particles) is used. The reaction forms an alkali metal silicate. This silicate is a low melting point compound that melts at about 700° C., which is lower than the furnace temperature (about 800 to 900° C.), and forms an adhesive layer on the surface of silica sand particles. The silica sand particles are fixed to each other through the adhesive layer, and the silica sand is aggregated or agglomerated. When the fluidized medium agglomerates in this way, good fluidization of the fluidized bed is hindered, and stable combustion of fuel becomes difficult. With respect to such a problem,
特許文献1では、酸化マグネシウムを30質量%程度含む製錬スラグを流動媒体として利用し、流動層に投入された燃料中のアルカリ金属成分と製錬スラグとを反応させて、製錬スラグの表面に高融点のコーティングを形成させながら燃料を燃焼させることが開示されている。
In
また、特許文献2では、泥炭、褐炭及び亜瀝青炭のようにナトリウム分が多い炭素質燃料をガス化する流動層ガス化炉において、流動媒体として生石灰を用い、H2、CO2及びH2Oを含むガス化剤で流動媒体を流動させることが開示されている。
Further, in
また、特許文献3では、泥炭、褐炭及び亜瀝青炭のようにナトリウム分が多い炭素質燃料をガス化する流動層ガス化炉において、流動媒体として酸化アルミニウムを用い、H2、CO2及びH2Oを含むガス化剤で流動媒体を流動させることが開示されている。
Further, in Patent Document 3, in a fluidized bed gasification furnace that gasifies a carbonaceous fuel having a high sodium content such as peat, lignite, and sub-bituminous coal, H 2 , CO 2, and H 2 are used by using aluminum oxide as a fluidizing medium. It is disclosed that a fluidizing medium is fluidized with a gasifying
特許文献1に記載された技術は、流動媒体を構成する粒子の表面に、炉内温度よりも融点の高い化合物を付着させることにより、粒子の凝集や塊化を抑制している。また、特許文献2,3に記載された技術は、流動媒体の粒子とナトリウムとの反応によって炉内温度よりも融点の低いソーダガラスの生成を抑制している。
The technique described in
流動媒体として酸化アルミニウムを採用すると、酸化アルミニウムは珪砂と比較して高価であり、費用が嵩む。また、流動媒体として生石灰を採用すると、生石灰は水分と反応しやすいことから、バイオマス燃料のように水分の多い燃料を燃やす場合には適さない。 When aluminum oxide is used as the fluid medium, aluminum oxide is more expensive and more expensive than silica sand. Further, when quick lime is adopted as the fluid medium, quick lime easily reacts with water, and is not suitable when burning a fuel having a high water content such as biomass fuel.
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、アルカリ金属を含む燃料を燃焼させる流動床炉において、比較的安価且つ入手容易な流動媒体を用いて、流動媒体の塊化を抑制することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to agglomerate a fluid medium by using a relatively inexpensive and easily available fluid medium in a fluidized bed furnace that burns a fuel containing an alkali metal. To suppress.
本発明の一態様に係る流動床炉は、流動媒体を流動させて供給された燃料を燃焼する流動層を備え、前記燃料は、アルカリ金属を含有し、前記流動媒体は、粒子状鉱物及び/又は粒子状スラグからなり、石英の含有量が14質量%以下であることを特徴とするものである。 A fluidized bed furnace according to an aspect of the present invention includes a fluidized bed that fluidizes a fluidized medium to burn a supplied fuel, the fuel contains an alkali metal, and the fluidized medium is a particulate mineral and/or Alternatively, it is characterized by comprising particulate slag and having a quartz content of 14 mass% or less.
上記流動床炉において、前記鉱物が、ガーネット(ざくろ石)、イルメナイト、かんらん石、及び、クロマイトよりなる群から選択される少なくとも1種の鉱物であってよい。 In the fluidized bed furnace, the mineral may be at least one mineral selected from the group consisting of garnet (garnet), ilmenite, olivine, and chromite.
また、上記流動床炉において、前記スラグが、フェロニッケルスラグ、及び、銅スラグよりなる群から選択される少なくとも1種のスラグであってよい。 In the fluidized bed furnace, the slag may be at least one slag selected from the group consisting of ferronickel slag and copper slag.
上記構成の流動床炉では、流動媒体の石英の含有量が14質量%以下であるので、流動媒体中の石英と燃料中のアルカリ金属成分とが反応して粒子表面に粘着層が形成されても、流動媒体の凝集や塊化が生じない又は生じても僅かであり、流動層は良好な流動を維持することができる。そして、上記に例示されるように、石英の含有量が14質量%以下の流動媒体には、比較的安価で且つ容易に入手可能なものがある。 In the fluidized bed furnace configured as described above, since the content of quartz in the fluidized medium is 14 mass% or less, the quartz in the fluidized medium reacts with the alkali metal component in the fuel to form an adhesive layer on the particle surface. Also, the fluidized bed can maintain good fluidity, with no or only slight agglomeration or agglomeration of the fluidized medium. Then, as exemplified above, some fluid media having a quartz content of 14 mass% or less are relatively inexpensive and easily available.
本発明によれば、アルカリ金属を含む燃料を燃焼させる流動床炉において、比較的安価且つ入手容易な流動媒体を用いて、流動媒体の塊化を抑制することができる。 According to the present invention, in a fluidized bed furnace that burns a fuel containing an alkali metal, it is possible to suppress agglomeration of a fluidized medium by using a fluidized medium that is relatively inexpensive and easily available.
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の一実施形態に係る流動床炉1の概略構成図である。図1に例示される流動床炉1は、内部循環流動層式の流動床炉1である。但し、本発明において流動床炉1に制約はなく、内部循環流動層式の他に、一般的な、気泡流動層式、高速流動層式、及び、外部循環流動層式などの公知の各種形式の流動床炉に本発明を適用できる。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a fluidized
流動床炉1は、燃焼容器10を備える。流動床炉1には、燃焼容器10の下部を3種のセル61,62,63に仕切る仕切壁41,42と、各セル61,62,63に充填された流動媒体4と、各セル61,62,63に流動媒体4を流動させる流動化ガス110を供給する流動化ガス供給装置7とによって、内部循環流動層2が形成されている。
The fluidized
燃焼容器10内下部は、中央に位置する「燃焼セル61」、燃焼セル61の外側に位置する「循環セル62」、及び、循環セル62の外側に位置する「収熱セル63」の3種類のセルに仕切られている。
The inner lower part of the
第1仕切壁41は、燃焼セル61と循環セル62との間を仕切る。第1仕切壁41の下端と燃焼容器10の底とは離間しており、燃焼セル61から第1仕切壁41の下を通過して循環セル62への流動媒体4の移動が許容される。第2仕切壁42は、循環セル62と収熱セル63との間を仕切る。第2仕切壁42の下端と燃焼容器10の底とは離間しており、収熱セル63から第1仕切壁41及び第2仕切壁42の下を通過して燃焼セル61への流動媒体4の移動が許容される。第2仕切壁42の上端は、燃焼容器10に収容された流動媒体4の表面レベル又はその近傍にあり、循環セル62から第2仕切壁42を飛び越えて収熱セル63への流動媒体4の移動が許容される。
The
燃焼セル61の上方には、燃料投入口11が設けられている。燃料投入口11へは、図示されない燃料供給装置により定量的に燃料3が供給される。燃料投入口11から炉内へ投入された燃料3は、燃焼セル61に落下する。また、燃料投入口11の近傍には、二次燃焼ガス120を吹き込む二次燃焼ガス供給口12が設けられている。更に、二次燃焼ガス供給口12よりも上方には、三次燃焼ガス130を吹き込む三次燃焼ガス供給口13が設けられている。
A
収熱セル63には、過熱器や蒸発器などの伝熱管64が設けられている。この伝熱管64を通過する熱媒体により熱回収が行われる。
The
流動化ガス供給装置7は、燃焼セル61、循環セル62、及び収熱セル63の各々に独立して流量が調整された流動化ガス110を供給する。燃焼容器10の底部は、多数の気孔が設けられた分散板で構成されている。燃焼容器10の下方には、気孔を通じて燃焼容器10の内部と連通された風箱71,72,73が設けられている。風箱71,72,73は、各セル61,62,63に対応して設けられている。各風箱71,72,73には、図示されない押込みファンから高温の流動化ガス110が圧送される。各風箱71,72,73へ供給される流動化ガス110の流量は、図示されない弁又はダンパによって調整されてよい。
The fluidizing
流動化ガス供給装置7では、各セル61,62,63の流動化ガス110の空塔速度が流動媒体4に循環流動を生じさせる所定の相関関係となるように、各風箱71,72,73へ供給される流動化ガス110の流量が調整される。ここで、「所定の相関関係」とは、各セル61,62,63の流動化ガス110の空塔速度が流動媒体4の流動化速度よりも大きいことを前提として、循環セル62の流動化ガス110の空塔速度が燃焼セル61の流動化ガス110の空塔速度よりも大きく、且つ、燃焼セル61の流動化ガス110の空塔速度が収熱セル63の流動化ガス110の空塔速度よりも大きい、各セル61,62,63の流動化ガス110の空塔速度の関係を意味する。これにより、燃焼セル61の流動媒体4は第1仕切壁41の下方を通って循環セル62へ移動し、循環セル62の流動媒体4は第2仕切壁42の上方を通って収熱セル63へ移動し、収熱セル63の流動媒体4は第1仕切壁41及び第2仕切壁42の下方を通って燃焼セル61へ循環する。
In the fluidizing
上記構成の流動床炉1では、流動層2において低空気比燃焼が行われる。酸素濃度の低い還元雰囲気の流動層2では、燃料3の緩慢な乾燥と熱分解によって、可燃性熱分解ガスと熱分解残渣が生じる。熱分解残渣や燃料3の燃え残りは、燃焼セル61の底部に設けられた流動媒体4及び不燃物の抜出口15から炉外へ排出される。循環セル62及び収熱セル63を吹き抜けた流動化ガス110、並びに、循環セル62及び収熱セル63で生じた熱分解ガスは、二次燃焼ガス120として、二次燃焼ガス供給口12から吹き出す。燃焼セル61で生じた熱分解ガスは二次燃焼ガス120で燃焼し、その燃焼ガス中の未燃分は、三次燃焼ガス130で完全燃焼し、その燃焼排ガスが炉外へ排出される。
In the
上記の流動床炉1では、燃料3として、カリウムやナトリウムなどのアルカリ金属を含有するバイオマス燃料や低品位炭が用いられてよい。そのために、流動媒体4は、粒子状鉱物及び/又は粒子状スラグからなり、石英の含有量が14質量%以下である。
In the
上記の鉱物は、ガーネット(ざくろ石)、イルメナイト(FeTiO3)、かんらん石((Mg,Fe)2SiO4)、及び、クロマイト((Fe,Mg)Cr2O4)よりなる群から選択される少なくとも1種の鉱物であってよい。これらの鉱物は、含有する石英が珪砂と比較して十分に少ない。ガーネットは、一般式A3B2(SiO4)3、又は、A3B2C3O12と表される。主成分は、Aとしてカルシウム,マグネシウム,鉄(II),マンガンなど、Bとして鉄(III),アルミニウム,クロム,チタンなど、Cとしてケイ素,アルミニウム,鉄(III)などが入る。 The above minerals are selected from the group consisting of garnet (garnet), ilmenite (FeTiO 3 ), olivine ((Mg,Fe) 2 SiO 4 ), and chromite ((Fe,Mg)Cr 2 O 4 ). May be at least one mineral. These minerals contain much less quartz than silica sand. Garnet is represented by the general formula A 3 B 2 (SiO 4 ) 3 or A 3 B 2 C 3 O 12 . The main components are calcium, magnesium, iron (II), manganese, etc. as A, iron (III), aluminum, chromium, titanium etc. as B, and silicon, aluminum, iron (III) etc. as C.
また、上記のスラグは、フェロニッケルスラグ、及び、銅スラグよりなる群から選択される少なくとも1種のスラグであってよい。これらのスラグは、含有する石英が珪砂と比較して十分に少ない。フェロニッケルスラグは、ステンレス鋼などの原料となるフェロニッケルを製錬する際に発生する残留物である。フェロニッケルスラグは、SiO2(シリカ)とMgOを主な成分とする。銅スラグは、銅を製錬する際に発生する残留物である。銅スラグは、FeO,SiO2,CaO,Al2O3を主な成分とする。 The slag may be at least one slag selected from the group consisting of ferronickel slag and copper slag. These slags contain much less quartz than silica sand. Ferronickel slag is a residue generated when smelting ferronickel, which is a raw material for stainless steel and the like. The ferronickel slag contains SiO 2 (silica) and MgO as main components. Copper slag is a residue generated when smelting copper. The copper slag contains FeO, SiO 2 , CaO, and Al 2 O 3 as main components.
流動媒体4の石英の含有量は、X線回折法で測定され得る。流動媒体4中の石英と燃料3中のアルカリ金属成分とが反応して、粒子表面に粘着層が形成される結果、流動媒体4の凝集や塊化が生じる。石英の含有量が14質量%を超えると、流動媒体4の凝集や塊化により流動層2の流動が妨げられて、燃料3の安定した燃焼が困難となる。石英の含有量が14質量%以下では、流動媒体4の凝集や塊化が生じない又は生じても僅かであり、流動層2は良好な流動を維持することができる。流動媒体4は石英を含有しなくてもよい。このような観点から、流動媒体4の石英の含有量は、0質量%以上14質量%以下とする。なお、流動媒体4の元素としてのSiO2の含有量は特に制限されない。
The content of quartz in the
試料1:ガーネット(インド産ガーネットサンド(アルミナ系のアルマンダイト(Fe3Al2(SiO4)3)),株式会社MAC)、
試料2:フェロニッケルスラグ(NEサンド6号,山川産業株式会社)、
試料3:イルメナイト(豪州産イルメナイト,岩谷産業株式会社)、
試料4:クロマイト(クロマイトサンド、山川産業株式会社)
試料5:かんらん石(オリビンサンド,東邦オリビン工業株式会社)、
比較試料:珪砂(竹折硅砂5号,有限会社竹折砿業所)、
の各試料を用意した。表1には、試料1〜3及び比較試料の元素分析結果を示す。なお、表1には、ガーネット(アルマンダイト)、フェロニッケルスラグ、及び、イルメナイトの標準的組成も併せて示す。また、表2に、試料1〜5及び比較試料の価格、X線回折の分析結果、耐久性試験結果、及び流動加熱試験結果を示す。比較試料の珪砂では、含まれるSiO2の殆どが石英として存在している。一方、試料1〜3にはSiO2が含まれるものの、その殆どが石英として存在せず、石英の含有量が14質量%以下である。試料4,5には石英が殆ど含まれない。また、試料1〜3の価格は、珪砂の価格の10倍以下に抑えられている。なお、酸化アルミニウムの価格は、珪砂の価格の10倍以上である。
Sample 1: Garnet (Indian garnet sand (alumina almandite (Fe 3 Al 2 (SiO 4 ) 3 )), MAC Co., Ltd.),
Sample 2: Ferronickel slag (NE Sand No. 6, Yamakawa Sangyo Co., Ltd.),
Sample 3: Ilmenite (Ilmenite from Australia, Iwatani Corporation),
Sample 4: Chromite (Chromite sand, Yamakawa Sangyo Co., Ltd.)
Sample 5: olivine (Olivine Sand, Toho Olivine Industry Co., Ltd.),
Comparative sample: Quartz sand (Bamboo folding sand No.5, Bamboo folding mill)
Each sample was prepared. Table 1 shows the elemental analysis results of
流動媒体4の平均粒子径は、流動層内の流動媒体の流速(目標流速)に応じて適切な範囲が設定される。表3に、内部循環流動床ボイラ(ICFB)及び循環流動床ボイラ(CFB)の各々について、流動層内の流動媒体の流速と粒径との関係を示す。好適な流動媒体4の平均粒子径は、例えば、流動層の層温度:550〜1000℃、流動媒体4の比重:2.5〜5.0を仮定して、流動化開始速度Umfが0.129m/s以下となる粒子径の最小値から最大値までの範囲として計算され得る。このような流動媒体4の平均粒子径は、概ね0.37mm以上0.61mm以下の範囲に収まる。例えば、層温度が800℃、流動媒体(試料1)の比重が4g/cm3である場合、粒子径が0.48mmのときにUmfが約0.129m/sとなる。そこで、流動媒体(試料1)の平均粒子径を、好ましくは0.48mmとする。また、例えば、層温度が800℃、流動媒体(試料2)の比重が2.8g/cm3である場合、粒子径が0.58mmのときにUmfが約0.129m/sとなる。そこで、流動媒体(試料2)の平均粒子径を、好ましくは0.58mmとする。また、例えば、層温度が800℃、流動媒体(試料3)の比重が4.7g/cm3である場合、粒子径が0.44mmのときにUmfが約0.129m/sとなる。そこで、流動媒体(試料3)の平均粒子径を、好ましくは0.44mmとする。
The average particle diameter of the
なお、流動媒体4の平均粒子径は、ふるい分け法によって測定されてよい。具体的には、JIS Z 8801に規定するふるいを用いてふるい分け、それぞれのふるい上に残った試料の質量を計測し、グラフに累積分布を記載して、累積分布(粒度分布)の体積基準の相対粒子量が50%になる粒子径(d50)を平均粒子径として求める。
The average particle diameter of the
〔流動加熱試験及びその結果〕
ここで、流動媒体4の凝集抑制効果を評価するための、流動加熱試験について説明する。
[Fluid heating test and its results]
Here, a flow heating test for evaluating the aggregation suppressing effect of the
図2は、流動加熱試験装置8の概略構成を示す図である。流動加熱試験装置8は、SUS製の炉心管81、炉心管81を加熱する管状炉80、流動化ガス源であるArガスボンベ82及びPRガスボンベ83、流動化ガスを加熱するエアヒータ84、並びに、炉心管81からの排ガス系統に設けられた集塵用サイクロン88及びコールドトラップ89を備える。炉心管81には、流動媒体4の試料が静止層高60mmとなるように充填されている。Arガスボンベ82からのArガス供給量は第1マスフローコントローラ85により調整され、PRガスボンベ83からのPRガス供給量は第2マスフローコントローラ86により調整される。流動加熱試験装置8は、流動層2の層内圧力を検出する第1圧力センサ91、炉心管81の出口圧力を検出する第2圧力センサ92、流動層2の温度を検出する温度センサ95、及び、流動層2の層内圧力と炉心管81の出口圧力との差である流動層差圧ΔP2を計測する流動層差圧計94を更に備える。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the flow heating test apparatus 8. The fluid heating test apparatus 8 includes a
上記構成の流動加熱試験装置8では、Arガスボンベ82及びPRガスボンベ83からのガスは、マスフローコントローラ85,86により流量調整されたのち合流して、エアヒータ84で200℃まで加熱され、流動化ガスとして炉心管81の底部入口に流入する。流動化ガスは炉心管81を下方から上方へ向けて通過し、これにより流動媒体4が流動して、流動層2が形成される。流動するうちに割れて微細となった流動媒体4は、流動層2から飛散してフリーボード層を通過し、排ガスに同伴して炉心管81から排出される。炉心管81からの排ガスはサイクロン88を通過し、ここで排ガスに同伴する微細な流動媒体が分離回収される。サイクロン88を通過した排ガスは、コールドトラップ89で冷却されて放散される。
In the flow heating test apparatus 8 having the above-described configuration, the gases from the
流動加熱試験は、以下の(1)〜(6)の手順で行う。
(1)11.5gの模擬灰(K2CO3)を測り取り、流動層2中の模擬灰体積濃度が0.117g/mLとなるように、ビーカー内で流動媒体の試料と模擬灰とを混合する。
(2)炉心管81に、初期静止層高が60mmとなるように、試料と模擬灰との混合物を充填する。
(3)2.0NL/minのArガスで通気しながら、管状炉80で炉心管81を昇温させる。流動層2内の温度が750℃付近になれば、Arガスの流量をU/Umf=5.0相当となるように調整する。
(4)流動層2内の温度が750℃に安定してから、ArガスにPRガス(CH4 10%+ArベースのProportional Gas)を添加することにより、CH4濃度が4%となるように調整して、試験を開始する。
(5)流動媒体が凝集して流動しなくなると、流動層差圧ΔP1が低下する。そこで、流動層差圧ΔP1の変化を波形チャートに基づいて観察し、流動層差圧ΔP1が急激に減少した時点で試験を終了する。流動層差圧ΔP1の急激な変化が観察されない場合には、5時間で試験を終了する。
(6)試験終了後、炉心管81を降温し、炉心管81内の状況(凝集物生成によるブリッジ、管内付着状況等)を確認する。更に、炉心管81の内容物を取り出し、目開き500μmの篩を用いて、分級後の各重量を測定する。
The flow heating test is performed by the following procedures (1) to (6).
(1) 11.5 g of simulated ash (K 2 CO 3 ) was measured, and the fluid medium sample and the simulated ash were mixed in a beaker so that the simulated ash volume concentration in the
(2) The
(3) While ventilating with 2.0 NL/min of Ar gas, the
(4) After the temperature in the
(5) When the fluidized medium agglomerates and stops flowing, the fluidized bed differential pressure ΔP1 decreases. Therefore, the change in the fluidized bed differential pressure ΔP1 is observed based on the waveform chart, and the test is terminated when the fluidized bed differential pressure ΔP1 suddenly decreases. If no rapid change in the fluidized bed differential pressure ΔP1 is observed, the test is finished in 5 hours.
(6) After completion of the test, the temperature of the
流動加熱試験の結果を表2に示す。篩で500μm以上に分級された流動媒体を「凝集した流動媒体」とし、初期の流動媒体の全質量に対する凝集した流動媒体の質量の割合[%]を凝集率とした。試料1〜3,5は、いずれも比較試料である珪砂よりも著しく低い凝集率が得られ、且つ、流動層2の流動不良は観察されなかった。
The results of the flow heating test are shown in Table 2. The fluidized medium classified by a sieve to 500 μm or more was defined as “aggregated fluidized medium”, and the ratio [%] of the mass of the aggregated fluidized medium to the total mass of the initial fluidized medium was defined as the aggregation rate.
〔耐久試験及びその結果〕
流動媒体4は、所定の耐久性を備えることが好ましい。流動媒体4の耐久性は、流動加熱後の残留率で評価することができる。耐久性の評価の基準は、例えば、一般的に流動媒体として使用されてきた珪砂の耐久性としてよい。
[Durability test and its results]
The
耐久試験は、前述の流動加熱試験と同時に行われる。具体的には、流動加熱試験において、サイクロン88で回収された流動媒体の質量を測定する。そして、試験開始時に炉心管81に充填された流動媒体の質量とサイクロン88で回収された流動媒体の質量との差を、試験開始時に炉心管81に充填された流動媒体の質量で割って、これに100を掛けた値を残留率[%]とする。
The durability test is performed at the same time as the above-mentioned flow heating test. Specifically, in the flow heating test, the mass of the fluid medium collected by the
耐久試験の結果を表2に示す。試料1〜3,5は、いずれも比較試料である珪砂よりも高い残留率が得られた。よって、試料1〜3,5は、流動媒体としての所定の耐久性を備えるといえる。
Table 2 shows the results of the durability test.
以上から、本発明に係る流動床炉1では、アルカリ金属を含む燃料3を燃焼させる場合に、比較的安価且つ入手容易な流動媒体を用いて流動媒体の塊化を抑制することができることが明らかである。
From the above, it is clear that in the
1 :流動床炉
2 :流動層
3 :燃料
4 :流動媒体
7 :流動化ガス供給装置
8 :流動加熱試験装置
10 :燃焼容器
11 :燃料投入口
12 :二次燃焼ガス供給口
13 :三次燃焼ガス供給口
15 :抜出口
41,42 :仕切壁
61 :燃焼セル
62 :循環セル
63 :収熱セル
64 :伝熱管
71,72,73 :風箱
80 :管状炉
81 :炉心管
82 :Arガスボンベ
83 :PRガスボンベ
84 :エアヒータ
85,86 :マスフローコントローラ
88 :サイクロン
89 :コールドトラップ
91,92 :圧力センサ
94 :流動層差圧計
95 :温度センサ
110:流動化ガス
120:二次燃焼ガス
130:三次燃焼ガス
1 :fluidized bed furnace 2 :fluidized bed 3 :fuel 4 :fluid medium 7 :fluidized gas supply device 8 :fluidized heating test device 10 :combustion vessel 11 :fuel input port 12 :secondary combustion gas supply port 13 :tertiary combustion Gas supply port 15:
Claims (3)
前記燃料は、アルカリ金属を含有し、
前記流動媒体は、粒子状鉱物及び/又は粒子状スラグからなり、石英の含有量が14質量%以下である、
流動床炉。 A fluidized bed that fluidizes a fluidized medium to burn the supplied fuel,
The fuel contains an alkali metal,
The fluidized medium is made of particulate minerals and/or particulate slag, and the content of quartz is 14% by mass or less.
Fluidized bed furnace.
請求項1に記載の流動床炉。 The mineral is at least one mineral selected from the group consisting of garnet, ilmenite, olivine, and chromite;
The fluidized bed furnace according to claim 1.
請求項1又は2に記載の流動床炉。 The slag is ferronickel slag, and at least one slag selected from the group consisting of copper slag,
The fluidized bed furnace according to claim 1.
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