JP2021021503A - 排ガス処理装置及び排ガス処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、上述の課題を解決すべく、既存設備に簡便に設置でき、低コストで燃焼ガスの清浄が可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供する。【解決手段】バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質するガス処理装置であって、前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置を備えたガス処理装置。【選択図】図１
Description
本発明は、燃焼炉で生成される燃焼ガスの改質が可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法に関する。
近年、燃料確保のため、建設廃材系木質材料及び木質系材料以外のバイオマス燃料や、廃タイヤや廃プラスチック等の廃棄物燃料を用いた発電需要が高まっている。このような発電機構においては、例えば、燃焼対象物を燃焼すると共に飽和蒸気を生成する燃焼炉を備え、燃焼炉に接続され当該燃焼炉で生じる飽和蒸気を燃焼炉で生成した燃焼ガスを用いて過熱してタービン駆動による発電に利用する、ボイラーを用いた技術が一例に挙げられる。また、このような技術の一例としては、流動層を備えた循環流動層ボイラー（以下、「ＣＦＢボイラー」と称することがある）が用いられている。
ボイラーを用いた設備では、燃焼炉で生成した燃焼ガスを設備外に排出する際に、燃焼ガス中の有害物質を除去することを目的として、バグフィルターなどの濾過手段（集塵手段）が用いられている。バグフィルターに関する技術としては、例えば、ゼオライト等を用い、バグフィルター表面に濾過槽を形成して集塵する技術や、排ガス中のダストと吸着材とが均一に混合するように絞り部を有するダクト部を設ける技術などが提案されている（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
バグフィルターには集塵のために“ろ布”が設置されており、当該ろ布としては、例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂（以下、「ＰＰＳ」と称することがある）製のものや、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製のものが多く用いられている。
一方、バイオマス燃料は、燃焼した際に、ＮＯxが発生しやすいことが知られている。特に、バイオマス燃料の燃焼ガスには、ＮＯ2が多く含まれている。しかし、ＰＰＳなどの硫黄系材料は、ろ布の材料の中でも、ランニングコストと性能との兼ね合いから好適な材料として知られている。しかし、燃焼ガス中にＮＯ2が存在すると、ＰＰＳなどの硫黄系材料は酸化劣化しやすい傾向にあるため、燃焼ガス中のＮＯ2を除去するために種々の手段が採用されている。例えば、燃焼ガス中のＮＯ2を除去するためには、活性炭やゼオライトを燃焼ガスに添加する技術が知られている。しかし、活性炭は燃えやすく、ＣＦＢボイラーにおいて燃焼炉からバグフィルターまでのプロセスで、燃焼ガス中に活性炭を吹き込むことは困難である。また、ゼオライトはその製造・調達に関するコストや、燃焼炉に供給する設備のコストが必要となる。
本発明は、上述の課題を解決すべく、既存設備に簡便に設置でき、低コストで燃焼ガスの清浄が可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することを目的とする。
すなわち、本発明は、以下に示す通りである。
＜１＞ バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理装置であって、前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置を備えた排ガス処理装置。
＜２＞ 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である前記＜１＞に記載の排ガス処理装置。
＜３＞ 前記粒子供給装置が、前記石炭燃焼灰を前記燃焼炉内に供給する前記＜１＞又は＜２＞に記載の排ガス処理装置。
＜４＞ 前記粒子供給装置が、前記燃焼炉よりも下流の燃焼ガス流路において、前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する前記＜１＞〜前記＜３＞のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
＜５＞ 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記粒子供給装置が、前記バグフィルターの上流で前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する前記＜１＞〜前記＜４＞のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
＜６＞ 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える前記＜５＞に記載の排ガス処理装置。
＜７＞ バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理方法であって、前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する工程を含む排ガス処理方法。
＜８＞ 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である前記＜７＞に記載の排ガス処理方法。
＜９＞ 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉内に供給する前記＜７＞又は前記＜８＞に記載の排ガス処理方法。
＜１０＞ 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉よりも下流で前記燃焼ガス中に供給する前記＜７＞〜前記＜９＞のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
＜１１＞ 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記バグフィルターよりも上流で前記石炭燃焼灰を前記燃焼ガスに供給する前記＜７＞〜前記＜１０＞のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
＜１２＞ 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える前記＜１１＞に記載の排ガス処理方法。
＜１＞ バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理装置であって、前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置を備えた排ガス処理装置。
＜２＞ 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である前記＜１＞に記載の排ガス処理装置。
＜３＞ 前記粒子供給装置が、前記石炭燃焼灰を前記燃焼炉内に供給する前記＜１＞又は＜２＞に記載の排ガス処理装置。
＜４＞ 前記粒子供給装置が、前記燃焼炉よりも下流の燃焼ガス流路において、前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する前記＜１＞〜前記＜３＞のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
＜５＞ 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記粒子供給装置が、前記バグフィルターの上流で前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する前記＜１＞〜前記＜４＞のいずれか一つに記載の排ガス処理装置。
＜６＞ 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える前記＜５＞に記載の排ガス処理装置。
＜７＞ バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理方法であって、前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する工程を含む排ガス処理方法。
＜８＞ 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である前記＜７＞に記載の排ガス処理方法。
＜９＞ 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉内に供給する前記＜７＞又は前記＜８＞に記載の排ガス処理方法。
＜１０＞ 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉よりも下流で前記燃焼ガス中に供給する前記＜７＞〜前記＜９＞のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
＜１１＞ 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記バグフィルターよりも上流で前記石炭燃焼灰を前記燃焼ガスに供給する前記＜７＞〜前記＜１０＞のいずれか一つに記載の排ガス処理方法。
＜１２＞ 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える前記＜１１＞に記載の排ガス処理方法。
本発明によれば、既存設備に簡便に設置でき、低コストで燃焼ガスの清浄が可能な排ガス処理装置及び排ガス処理方法を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。ただし、以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。なお、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態の排ガス処理装置を備えた燃焼設備について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の燃焼設備を示す概略図である。
第１の実施の形態の排ガス処理装置を備えた燃焼設備について図１を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の燃焼設備を示す概略図である。
図１に示すように、燃焼設備１０は、燃焼対象物であるバイオマス燃料が供給され、炉内にて前記バイオマス燃料を専焼する燃焼炉２０と、燃焼炉２０で生じた燃焼ガスの熱を回収する熱回収部３０と、を備えている。さらに、燃焼設備１０は、燃焼炉２０と熱回収部３０との下流に、熱回収部３０から排出された燃焼ガス中の有害物質を除去するバグフィルター４０を備えている。また、燃焼炉２０には、炉内にバイオマス燃料を供給するバイオマス燃料供給器２２と、燃焼ガス内に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置５０と、が設置されている。本実施形態においては、粒子供給装置５０が排ガス処理装置としての役割を果たす。なお、図１において、太矢印は燃焼ガスの流れ方向を示す。
燃焼設備１０は、特に限定されるものではないが、燃焼炉２０で生成した燃焼ガスと熱回収部３０内に設置された過熱器や節炭器等との熱交換によって蒸気を過熱し、発電に利用する所謂ボイラーを例に挙げることができる。また、燃焼設備１０は、特に限定されるものではないが、主に火力発電事業用に使用される、貫流ボイラー、循環ボイラー、排熱回収ボイラーのほか、産業用で使用される循環流動層ボイラー（ＣＦＢ）、流動床ボイラー（ＢＦＢ）、などいずれであってもよい。
図１に示すように燃焼炉２０は、例えば縦長の筒状に構成され、バイオマス燃料供給器２２から供給されるバイオマス燃料を炉内にて燃焼する。
バイオマス燃料供給器２２から燃焼炉２０に供給されたバイオマス燃料が燃焼されると、炉内に燃焼ガスが生成される。また、図示を省略するが、燃焼炉２０の炉壁には水管を設置することができ、水管を燃焼炉２０内の燃焼ガスに曝すことで飽和蒸気を生成することができる。燃焼ガスには、バイオマス燃料の燃焼によって生成したＮＯやＮＯ2等のＮＯX（窒素酸化物）が含まれる。また、燃焼ガスには、バイオマス燃料の燃焼によって生じるＫＣｌ、ＮａＣｌ等の低融点の溶融塩や、燃焼によって生じる灰などの固形粒子も含まれている。炉内温度は、特に限定されるものではないが、おおよそ８００〜１０００℃である。燃焼炉２０にて生成した燃焼ガスは、これら窒素酸化物、溶融塩及び灰を含んだまま熱回収部３０に供給される。
図１に示すように、燃焼設備１０には、燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置５０が備えられている。石炭燃焼灰は、燃焼ガス中に投入されると、燃焼ガス中のＮＯｘ（特にＮＯ2）濃度を低下させることができる。石炭燃焼灰としては、入手方法などについて特に限定はないが、例えば、微粉炭ボイラー（ＰＣボイラー）や他のボイラー（例えば、流動床ボイラー等）で発生した、クリンカアッシュ（ボトムアッシュ、炉底灰）、フライアッシュ（飛灰）等を用いることができる。なお、ＰＣボイラーから回収された灰は、ＰＣ灰と称されることがある。本実施形態に用いられる石炭燃焼灰は、特に前処理などを行うことなく、系外のＰＣボイラー等から廃棄物として回収した石炭燃焼灰をそのまま用いることができる。
石炭燃焼灰としては、特に限定されるものではないが、融点が、供給される燃焼ガスの温度よりも高く、例えば、融点が８００〜１０００℃より高いことが好ましい。
また、石炭燃焼灰は、平均粒径が１０〜２０μｍの粒子であることが好ましい。
また、石炭燃焼灰は、平均粒径が１０〜２０μｍの粒子であることが好ましい。
また、石炭燃焼灰は活性炭に比して燃えにくい。このため、燃焼設備１０は、燃焼炉２０からバグフィルター４０までのプロセスにおいて、いずれの段階においても燃焼ガスに投入するように構成することができる。例えば、図１においては燃焼炉２０に粒子供給装置５０が備えられているが、当該装置の設置部位や数はこれに限定されることなく、燃焼炉２０と熱回収部３０とを連通する燃焼ガス流路（煙道）や後述するサイクロン等の装置（図１中矢印Ａで指し示される部位）、熱回収部３０（例えば、図１中矢印Ｂで指し示される部位）、及び、熱回収部３０とバグフィルター４０とを連通する煙道（例えば、図１中矢印Ｃで指し示される部位）など、いずれの部位に設置してもよい。なお、石炭燃焼灰が６００℃超の燃焼ガスに投入された場合に、石炭燃焼灰のＮＯｘ（特にＮＯ2）濃度の低減効果（清浄効果）が向上する。かかる観点から、特に限定されるものではないが、石炭燃焼灰は、燃焼設備１０内における、燃焼ガスの温度が６００℃超（好ましくは、６１０〜９００℃、さらに好ましくは６５０〜９００℃）である部位に投入されることが好ましい。また、本実施形態のように、粒子供給装置５０は、バグフィルター４０（特に、ＰＰＳ製のろ布を備えたバグフィルター）の上流に設置されることが好ましい。
さらに、石炭燃焼灰は、導入手段及び条件について特に制限はないため、石炭燃焼灰を導入するために新たに特別な設備を設置する必要がない。このため、例えば、既存設備において、燃焼炉２０に設けられた砂や添加物が供給される供給口などより、石炭燃焼灰を供給可能なように粒子供給装置５０を設置することができる。
また、粒子供給装置５０は図示を省略する制御ユニットと電気的に結合させて、石炭燃焼灰の供給のタイミングや供給量を制御するように構成することができる。
熱回収部３０には、燃焼炉２０から排出された燃焼ガスが供給される。熱回収部３０内には燃焼ガスの流路となる煙道が設けられており、熱回収部３０は煙道を通過する燃焼ガスから熱を回収できるように構成されている。また、煙道内には、過熱器、節炭器、ガスエアヒータなどを設置することができ、これら過熱器や節炭器には図示を省略する蒸気管が設置される。蒸気管内には燃焼炉２０の熱によって生成された飽和蒸気が流通しており、煙道を通過する燃焼ガスと過熱器等との熱交換により、飽和蒸気が過熱される。熱回収部３０から排出された燃焼ガスは、熱回収部３０の下流に設置されたバグフィルター４０へと排出される。また、熱回収部３０により過熱された飽和蒸気は、例えば、発電タービンの駆動などに用いることができる。
バグフィルター４０は、燃焼ガスを燃焼設備１０外に排出する前に、燃焼ガス中の溶融塩や固形粒子などを集塵して浄化する装置である。バグフィルター４０の内部には集塵手段として、ろ布が設置されている。ろ布としては、上述のようにＰＳＳやＰＴＦＥ製のものを用いることができるが、ランニングコストと性能との両立の観点から、ＰＳＳなどの硫黄系材料製のろ布を用いることが好ましい。バグフィルター及びろ布としては、公知のものを適宜選定して用いることができる。
バグフィルターより排出された燃焼ガスは、排ガスとして必要に応じて下流側装置に送られたのち、設備外に排出される。
以上のように、本実施形態においては、バイオマス燃料を専焼する燃焼炉２０で燃焼し、前記バイオマス燃料の燃焼によって生成された燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給することで、燃焼ガスを改質（ＮＯx濃度を低減）することができ、燃焼ガスを清浄することができる。また、本実施形態に用いられる石炭燃焼灰は、特に前処理などを行うことなく、ＰＣボイラー等から廃棄物として回収したものをそのまま用いることができる。このため、原材料コストを低く抑えることができる。
さらに、本実施形態における石炭燃焼灰は、上述のように、導入手段及び条件について特に制限はないため、例えば、既存設備にあらかじめ設置された各供給口を利用して粒子供給装置５０を設置することができる。このため、新たに特別な設備を設置する必要がなく、設備コスト（例えば、設備の初期導入コストなど）を低く抑えることができる。
さらに、本実施形態における石炭燃焼灰は、上述のように、導入手段及び条件について特に制限はないため、例えば、既存設備にあらかじめ設置された各供給口を利用して粒子供給装置５０を設置することができる。このため、新たに特別な設備を設置する必要がなく、設備コスト（例えば、設備の初期導入コストなど）を低く抑えることができる。
本実施形態においては、６００℃超の燃焼ガスに石炭燃焼灰が供給されるように構成することができる。石炭燃焼灰が供給される燃焼ガスの温度が６００℃超であると、６００℃以下の燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する場合に比して、石炭燃焼灰によるＮＯx除去効果を向上させることができる。
また、粒子供給装置５０を、石炭燃焼灰を燃焼炉２０内に供給するように設置した場合、通常、燃焼炉２０内では、燃焼ガスの温度が６００℃超であるため、燃焼ガスの温度を６００℃超とするために特別な設備を導入する必要がない。このため、燃焼設備１０は、石炭燃焼灰によるＮＯｘ濃度の低減効果を効果的に向上させることができる。
また、粒子供給装置５０を、石炭燃焼灰を燃焼炉２０内に供給するように設置した場合、通常、燃焼炉２０内では、燃焼ガスの温度が６００℃超であるため、燃焼ガスの温度を６００℃超とするために特別な設備を導入する必要がない。このため、燃焼設備１０は、石炭燃焼灰によるＮＯｘ濃度の低減効果を効果的に向上させることができる。
また、図１においては燃焼炉２０内に石炭燃焼灰が供給されるように示されているが、本実施形態はこのような態様に限定されるものではなく、上述のように、燃焼炉２０内に代えて又は燃焼炉２０内に追加して、燃焼炉２０以外の部位（燃焼炉よりも下流の燃焼ガス流路）において、燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給できるように粒子供給装置５０を設置してもよい。例えば、燃焼炉２０から排出された燃焼ガスがバグフィルターに到達するまでの燃焼ガス流路（図１における矢印Ａ〜Ｃで指し示される部位）に石炭燃焼灰を供給できるように粒子供給装置５０を設置した場合、例えば、燃焼炉２０におけるバイオマス燃料の燃焼を妨げることなく石炭燃焼灰を燃焼ガスに供給することができる。また、燃焼炉２０以外の部位においては、炉内に比して燃焼ガス流路内の圧力が低いため、燃焼炉２０に投入する場合に比して容易に石炭燃焼灰を燃焼ガスに供給することができる。
本実施形態においては、燃焼炉２０の下流にバグフィルター４０が備えられている。また、本実施形態では、バグフィルター４０よりも上流の燃焼ガス流路にて燃焼ガス中に石炭燃料を供給するように粒子供給装置５０が設置されている。よって、バグフィルター４０に供給される燃焼ガスは、石炭燃焼灰によってガス中のＮＯｘ濃度が十分に低減されているため、燃焼ガス中のＮＯ2に対して酸化劣化しやすいＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）製のろ布をバグフィルター４０に用いることができる。ＰＰＳなどの硫黄系材料は、ろ布の材料の中でも、ランニングコストと性能とのバランスに優れる。このため、ＰＰＳ製のろ布をバグフィルター４０に用いることで、排ガス清浄性能を維持したまま、燃焼設備１０のランニングコストを低減させることができる。
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態の排ガス処理装置を備えた燃焼設備について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態の燃焼設備を示す概略図である。本実施形態においては、燃焼炉として循環流動層ボイラー（ＣＦＢ）を備えた燃焼設備を例に説明する。
第２の実施の形態の排ガス処理装置を備えた燃焼設備について図２を参照して説明する。図２は、本発明の第２の実施の形態の燃焼設備を示す概略図である。本実施形態においては、燃焼炉として循環流動層ボイラー（ＣＦＢ）を備えた燃焼設備を例に説明する。
図２に示すように、燃焼設備１００は、バイオマス燃料が供給され、炉内にてバイオマス燃料を専焼する燃焼炉１２０と、バイオマス燃料を燃焼した燃焼ガスから固形分を分離するサイクロン１２５と、燃焼ガスの熱を回収する熱回収部１３０と、を備えている。さらに、燃焼設備１００は、燃焼炉１２０と熱回収部１３０との下流に、熱回収部１３０から排出された燃焼ガス中の有害物質を除去するバグフィルター１４０を備えている。また、燃焼炉１２０には、炉内にバイオマス燃料を供給する燃料供給器１２２と、炉内に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置１５０とが備えられている。本実施形態においては、粒子供給装置１５０が排ガス処理装置としての役割を果たす。
燃焼炉１２０は、縦長の筒状に構成され、燃料供給器１２２から供給されるバイオマス燃料を炉内にて燃焼する。燃焼炉１２０は、バイオマス燃料を流動層１２０Ａで流動させながら燃焼する流動層炉である。また、燃焼炉１２０は、後述するようにサイクロン１２５によって所定粒径以上の固形分が戻される循環流動層炉である。燃焼炉１２０内の温度は特に限定されないが、燃焼ガスの温度を８００〜１０００℃程度となるように設定することができる。
燃料供給器１２２から燃焼炉１２０に供給されたバイオマス燃料が燃焼されると、燃焼ガスが生成される。上述のように、燃焼ガスには、低融点の溶融塩や、燃焼によって生じる灰などの固形粒子が含まれており、燃焼炉１２０にて生成した燃焼ガスは、これら溶融塩及び灰を含んだままサイクロン１２５に送られる。
図２に示すように、燃焼炉１２０には、燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置１５０が備えられている。石炭燃焼灰としては、系外のＰＣボイラーから回収したＰＣ灰を用いることができる。本実施形態においては、粒子供給装置１５０が流動層１２０Ａに用いられる砂や添加物が供給される供給口から石炭燃焼灰を供給できるように設置されている。また、粒子供給装置１５０は図示を省略する制御ユニットと電気的に結合されており、石炭燃焼灰の供給のタイミングや供給量が制御されている。石炭燃焼灰の供給によって燃焼ガス中のＮＯxの濃度が低減される。
サイクロン１２５は、燃焼炉１２０から排出される所定の粒径以上の固形分を、燃焼ガスから分離して燃焼炉１２０に戻す固気分離装置である。サイクロン１２５は、燃焼ガスから所定の粒径以上の固形分を分離して燃焼炉１２０内に戻すと共に、これら固形分が分離された燃焼ガスを後段の熱回収部１３０に送る。サイクロン１２５による固形分の選別粒径は、特に限定されないが、例えば、約２０μｍに設定することができる。粒子供給装置１５０によって燃焼炉１２０内に供給された石炭燃焼灰は、燃焼ガスと共に下流に設置された熱回収部１３０に排出される。
上述のように、サイクロン１２５から排出された燃焼ガスは、熱回収部１３０に送られる。熱回収部１３０内には、第１の実施形態と同様に、図示を省略する燃焼ガスの流路となる煙道や、過熱器、節炭器、ガスエアヒータなどが設置されており、煙道を通過する燃焼ガスから熱を回収できるように構成されている。同様に、過熱器や節炭器には図示を省略する蒸気管が設置されている。蒸気管内には、燃焼炉１２０の熱によって生成された飽和蒸気が流通しており、燃焼ガスと過熱器等との熱交換により飽和蒸気が過熱される。熱回収部１３０から排出された燃焼ガスは、熱回収部１３０の下流に設置されたバグフィルター１４０へと排出される。また、熱回収部１３０により過熱された飽和蒸気は、例えば、発電タービンの駆動などに用いることができる。
バグフィルター１４０は、燃焼ガスを燃焼設備１００外に排出する前に、燃焼ガス中の溶融塩や固形粒子などを集塵して浄化する装置である。バグフィルター４０の内部には集塵手段として、ＰＳＳ製のろ布が設置されている。本実施形態においては、バグフィルター１４０に供給される燃焼ガス中のＮＯｘ濃度が十分に低減されているためＰＰＳ製のろ布の酸化劣化を抑制することができる。
バグフィルターより排出された燃焼ガスは、排ガスとして必要に応じて下流側装置に送られたのち、設備外に排出される。
以上のように、本実施形態においては、バイオマス燃料を専焼する燃焼炉１２０で燃焼し、前記バイオマス燃料の燃焼によって生成された燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給することで、燃焼ガスを改質（ＮＯx濃度を低減）することができ、燃焼ガスを清浄することができる。また、本実施形態に用いられる石炭燃焼灰は、特に前処理などを行うことなく、ＰＣボイラー等から廃棄物として回収したものをそのまま用いることができるため、原材料コストを低く抑えることができる。さらに、本実施形態における燃焼炉は循環流動層ボイラーであり、流動層１２０Ａに用いられる砂や添加物が供給される供給口に石炭燃焼灰を供給可能なように本実施形態の排ガス処理装置（粒子供給装置１５０）が設置されている。このため、新たに特別な設備を設置する必要がなく、設備コストを低く抑えることができる。
また、本実施形態においては、燃焼ガスの温度が６００℃超である燃焼炉１２０に石炭燃焼灰を供給するため、特にＮＯｘ濃度の低減効果に優れる。さらに、本実施形態においては、ＰＰＳ製のろ布を用いたバグフィルター１４０が備えられている。バグフィルター１４０に供給される燃焼ガスは燃焼炉１２０に供給された石炭燃焼灰によってＮＯｘ濃度が十分に低減されているため、本実施形態においては、ＰＰＳ製のろ布が酸化劣化しにくく、燃焼設備１０のランニングコストに優れる。
なお、本実施形態においては、流動層１２０Ａに用いられる砂や添加物が供給される供給口から石炭燃焼灰を燃焼炉１２０内に供給できるように粒子供給装置１５０が設置されている。しかし、上述のように、石炭燃焼灰の供給部位は当該箇所に限定されることなく、例えば、サイクロン１２５と燃焼炉１２０との連結部（煙道）などに新たな供給口を設けて当該供給口から石炭燃焼灰を供給してもよいし、サイクロン１２５、熱回収部１３０、又は、これら装置間の連結部に供給口を設け、当該供給口から石炭燃焼灰を供給するように粒子供給装置１５０を設置してもよい。
上述の発明の実施形態を通じて説明された実施の態様は、用途に応じて適宜組み合わせて、又は変更若しくは改良を加えて用いることができる。また、本発明は上述の実施形態の記載に限定されるものではない。
以下、実施例を用いて、本発明の清浄効果（ＮＯｘ濃度低減効果）について実施例を用いて説明する。但し、本発明の態様は以下の実施例に限定されるものではない。
ＣＦＢボイラー実機にてバイオマス燃料の燃焼実験をおこない、石炭燃焼灰投入時／非投入時における燃焼濃度のＮＯx、ＮＯ、ＮＯ2の濃度を測定した。下記表に測定値を示す。バイオマス燃料としてはＰＫＳ（輸入ヤシ殻）を用い、石炭燃焼灰としてはＰＣボイラーから回収したＰＣ灰を用いた。石炭燃焼灰は、燃焼ガスに対して２ｇ／ｍ3となるように投入した。また、燃焼ガスの温度は１６０℃であった。下記表に示すように、石炭燃焼灰を投入した際には、石炭燃焼灰を投入しない場合に比べて、ＮＯX中のＮＯ2が減少していることがわかる。
また、石炭燃焼灰を投入した燃焼ガスの温度とＮＯ2除去率との関係を図３に示す。
図３においては、炉内温度１４９℃、６１０℃、８５０℃の燃焼炉、それぞれに対し、炉内の燃焼ガス中にＰＣ灰（５０ｇ）を供給した場合のＮＯ2除去率を示す。当該ＮＯ2除去率は、ブランク実験の結果から算出されたＰＣ灰を供給しない場合におけるＮＯ2除去率をも考慮にいれて算出した。結果、炉内温度１４９℃：ＮＯ2除去率４０％、炉内温度６１０℃：ＮＯ2除去率４２％、炉内温度８５０℃：ＮＯ2除去率９１％であった。なお、本試験においては炉内温度を燃焼ガスの温度とみなすことができる。
図３に示すように、炉内温度８５０℃のサンプルは、炉内温度が６００℃以下のサンプルと比して、ＮＯ2除去率が大きく向上していることがわかる。
図３においては、炉内温度１４９℃、６１０℃、８５０℃の燃焼炉、それぞれに対し、炉内の燃焼ガス中にＰＣ灰（５０ｇ）を供給した場合のＮＯ2除去率を示す。当該ＮＯ2除去率は、ブランク実験の結果から算出されたＰＣ灰を供給しない場合におけるＮＯ2除去率をも考慮にいれて算出した。結果、炉内温度１４９℃：ＮＯ2除去率４０％、炉内温度６１０℃：ＮＯ2除去率４２％、炉内温度８５０℃：ＮＯ2除去率９１％であった。なお、本試験においては炉内温度を燃焼ガスの温度とみなすことができる。
図３に示すように、炉内温度８５０℃のサンプルは、炉内温度が６００℃以下のサンプルと比して、ＮＯ2除去率が大きく向上していることがわかる。
１０，１００…燃焼設備、２０，１２０…燃焼炉、２２，１２２…バイオマス燃料供給器、３０，１３０…熱回収部、４０，１４０…バグフィルター、５０，１５０…粒子供給装置、１２５…サイクロン
Claims (12)
- バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理装置であって、
前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する粒子供給装置を備えた排ガス処理装置。 - 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である請求項１に記載の排ガス処理装置。
- 前記粒子供給装置が、前記石炭燃焼灰を前記燃焼炉内に供給する請求項１又は請求項２に記載の排ガス処理装置。
- 前記粒子供給装置が、前記燃焼炉よりも下流の燃焼ガス流路において、前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記粒子供給装置が、前記バグフィルターの上流で前記燃焼ガス中に前記石炭燃焼灰を供給する請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の排ガス処理装置。
- 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える請求項５に記載の排ガス処理装置。
- バイオマス燃料を専焼する燃焼炉で生成された燃焼ガスを改質する排ガス処理方法であって、
前記燃焼ガス中に石炭燃焼灰を供給する工程を含む排ガス処理方法。 - 前記燃焼ガスの温度が６００℃超である請求項７に記載の排ガス処理方法。
- 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉内に供給する請求項７又は請求項８に記載の排ガス処理方法。
- 前記石炭燃焼灰を、前記燃焼炉よりも下流で前記燃焼ガス中に供給する請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
- 前記燃焼炉の下流にバグフィルターが備えられており、前記バグフィルターよりも上流で前記石炭燃焼灰を前記燃焼ガスに供給する請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載の排ガス処理方法。
- 前記バグフィルターが、ポリフェニレンサルファイド樹脂製のろ布を備える請求項１１に記載の排ガス処理方法。
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