JP2637449B2 - 流動床燃焼方法 - Google Patents

流動床燃焼方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はNOxの発生量が少なく、かつ燃焼効率の大き
い流動床燃焼方法に関する。
〔従来の技術〕
従来技術を第６図により説明する。第６図において、
砂、石灰石等の流動材を有する流動床１の底部に開口し
た１次空気供給口から１次空気を投入して流動材を流動
化し、これに石灰等の固形燃料を燃料投入口３から投入
して燃焼させる。流動床１の温度は、流動床１内に内設
してある伝熱管４内に水または蒸気を流すことにより制
御する。またフリーボード５には対流伝熱部６が設置さ
れこれに水または蒸気を流して排ガスの保有する熱エネ
ルギを回収する。なお、NOx発生量抑制とCOの排出を抑
えるために、２次空気投入口７から２次空気が投入され
る。通常、流動床１はCOの発生を抑制するために、１次
空気による理論空気量に対する空気比が1.0程度で運転
される。その理由は流動床燃焼が800〜900℃の比較的低
温で行なわれるために、フリーボード５の温度は500〜7
00℃と低温となり、もし固形燃料を流動床１で1.0以下
の低空気比で燃焼させた場合には、発生したCOが２次空
気によつても完全燃焼しないのでCOが排出するという不
具合が発生するためである。そのため実際の運転条件で
は流動床１での１次空気による理論空気量に対する空気
比を1.0程度にまで下げるのが限界であるので流動床が
還元雰囲気にならず、その結果NOxの発生量が多くな
る。（150〜250ppm（O26％換算）） なお、流動床から飛散した未燃灰はサイクロン８等で
捕集されホッパ９に貯蔵される。燃焼効率の向上のため
捕集された未燃灰の一部が0.1〜0.5Kg/Kg石灰のリサイ
クル比で未燃灰供給器10と循環管路11により、流動床１
に循環されるが、他の灰は灰抜け出し口12から系外へ排
出される。
サイクロン８で未燃分を分離燃焼排ガスはサイクロン
出口13から系外に排出される。
このような従来の流動床における燃焼方法では下記の
性能が一般的である。
NOx発生量が150〜250ppm（O26％換算） 燃焼効率が90〜95％ ［発明が解決しようとする課題］ 上述の従来の流動床の燃焼方法では次のような問題点
がある。
（１） NOx発生量が150〜250ppm（O26％換算）と大き
い。
（２） 燃焼効率が90〜95％と小さい。
本発明は、かゝる現状に鑑みなされたもので、NOxの
発生量が少なく、燃焼効率が大きい流動床の燃焼方法を
提案することを目的としたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、石炭、オイルコークス、オイルシエル等の
固形燃料を流動床により燃焼する方法において、 （１） 前記流動床に開口した１次空気供給口から前記
流動床内の理論空気量に対する空気比が約0.6〜0.8にな
るように１次空気を供給すること。
（２） 前記流動床の下流のフリーボードに開口した２
次空気供給口から２次空気投入後の理論空気量に対する
空気比が約0.8〜1.0になるように２次空気を供給してフ
リーボード温度を900℃以上に保つこと。
（３） 前記フリーボードの前記２次空気供給口の下流
に開口した３次空気供給口から３次空気投入後の理論空
気量に対する空気比が約1.0以上になるように３次空気
を供給すること。
（４） 前記流動床から飛散する未燃灰をリサイクル比
１以上で前記流動床内に再循環すること。
を特徴とする流動床燃焼方法を提案するものである。
〔作用〕
流動床燃焼炉のフリーボードに従来の２次空気供給口
の他に３次空気供給口を設け、流動床内の１次空気によ
る理論空気量に対する空気比を約0.6〜0.8とすることに
より、流動床内を空気不足の還元燃焼状態としてNOxの
発生を抑制する。流動床で発生した未燃ガスは、流動床
の下流でフリーボードに開口した２次空気供給口からの
２次空気の投入により一部燃焼して900〜1100℃とな
る。２次空気の投入後も理論空気量に対する空気比は約
0.80〜1.0と還元雰囲気であり、かつ、900℃以上の高温
のため、この領域ではNOxの還元、NH3,HCNの分解反応が
生じる。その後フリーボードの２次空気供給口の下流に
開口した３次空気供給口からの３次空気の投入により、
未燃のCOが燃焼して燃焼が完結する。
流動床から飛散した未燃灰のリサイクル比１以上の再
循環は、燃焼効率を向上させるだけでなく、流動床内に
未燃カーボンを投入することにより、流動床内をより一
層強い還元雰囲気としNOx低減に効果がある。
流動床内温度は低温ほど流動床で発生するNOx量を抑
制できるのでNOx発生量の抑制の点からは低温程好まし
い。
〔実施例〕
第１図により本発明の１実施例の流動床の燃焼方法に
ついて説明する。
第１図において、第６図と同一符号の部分は第１図と
同一の機能を有する部分を示す。第１図において、流動
材（砂、石灰石等）を有する流動床１の底部の１次空気
供給口２より１次空気を投入して流動材を流動化しこれ
に石灰等の固形燃料を燃料投入口３から投入する。１次
空気の投入量は流動床１内の理論空気量に対する空気比
が約0.6〜0.8となるように図示しない制御装置により調
整する。
流動床１内の温度は流動床１内に設けられた伝熱管４
への流体供給量の調整により800〜1000℃に保たれる。
流動床１は理論空気量に対する空気比が約0.6〜0.8の
還元雰囲気のため、未燃ガスが発生するが、この未燃ガ
スの一部が流動床１下流の下部フリーボード5a近傍に開
口した２次空気供給口７から投入された２次空気により
燃焼する。その結果下部フリーボード5aの温度は900〜1
100℃程度となる。なお、２次空気供給口７から投入さ
れる空気層によりこの部分の理論空気量に対する空気比
は約0.8〜1.0に調整される。
さらに、残つた未燃ガス（主にCO）の燃焼のため流動
床１下流の上部フリーボード5b近傍に開口した３次空気
供給口14から３次空気が投入され上部フリーボード5bで
燃焼は完了する。
なお、３次空気の供給量の調整により３次空気投入後
の理論空気量に対する空気比は約1.0以上に調整する。
燃焼排ガスは、対流伝熱部６により冷却されサイクロ
ン８で未燃灰と分離されたのちサイクロン出口13より大
気中へ放出される。サイクロン８で分離された未燃灰
は、ホッパ９に貯蔵されたあと、サイクル比１以上で未
燃灰供給器10と循環管器11により流動床１へ戻される。
また、系内に投入される石灰中の灰量分に相当する灰が
ホッパ９の灰抜出し口12から系外へ排出される。
なお、第２図に１次空気による理論空気量に対する空
気比と、NOx発生量との関係を表わすグラフを示す。第
２図に示されたグラフから明らかなように１次空気によ
る理論空気量に対する空気比を小さくしていくにしたが
いNOx発生量が低下していき、空気比が0.6〜0.8の範囲
で最も近い値となる。１次空気による空気比をさらに小
さくすると、未燃焼ガスがふえ、フリーボードでの未燃
ガスの燃焼割合が増加してくるためNOxの発生量の増加
となる。これらの理由により、流動床１における１次空
気による理論空気量に対する空気比を約0.6〜0.8に調整
する。
第３図に１次空気比を0.7とした場合の２次空気投入
後の理論空気量に対する空気比とNOx発生量、およびフ
リーボード温度との関係を表わすグラフを示す。
第３図に示されたグラフから明らかなように２次空気
投入後の空気比を0.8〜1.0に調整することにより還元雰
囲気にあるフリーボード温度が上昇しNOx発生量が低下
する。
また、第４図に未燃灰のリサイクル比とNOx発生量お
よび燃焼効率との関係を表わすグラフを示す。第４図の
グラフから明らかなようにリサイクル比を増加させるこ
とによりNOx発生量が低下し、燃焼効率が増加する。な
お。リサイクル比１以上でその効果がほぼ飽和するため
リサイクル比を１以上とするのが好ましい。
さらに、第５図に流動床内温度とNOx発生量との関係
を表わすグラフを示す。第５図のグラフから明らかなよ
うに流動床温度の低下によりNOx発生量が低下する。し
かし。流動床温度が低下しすぎると、燃焼効果が低下す
るため流動床温度は800〜1000℃が好ましい。
以上、詳述したなように本実施例の方法によれば、NO
xの発生量が従来に比べ格段と少なくなり、また燃焼効
率が向上する。
〔発明の効果〕
本発明の流動床の燃焼方法によればつぎの効果を奏す
る。
（１） NOxの発生量が低下し、通常の石炭で100ppm（O
26％）以下となる。
（２） 燃焼効率が向上し95〜99％程度となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の１実施例の流動床燃焼方法の説明
図、第２図は１次空気による空気比とNOx発生量との関
係を表わすグラフ、第３図は２次空気投入後の空気比と
NOx発生量およびフリーボード温度との関係を表わすグ
ラフ、第４図はリサイクル比とNOx発生量および燃焼効
率との関係を表わすグラフ、第５図は流動床音とNOx発
生量との関係を表わすグラフ、第６図は従来の流動床燃
焼方法の説明図である。 １……流動床、２……１次空気供給口、３……燃料投入
口、４……伝熱管、5a……下部フリーボード、5b……上
部フリーボード、６……対流伝熱部、７……２次空気供
給口、８……サイクロン、９……ホッパ、10……未燃灰
供給器、11……循環管路、12……灰抜き出し口、13……
サイクロン出口、14……３次空気供給口。
フロントページの続き (72)発明者 竹永 清昌 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 日野 裕一 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭53−59268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−128712（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】石炭、オイルコークス、オイルシェル等の
    固形燃料を流動床により燃焼する方法において、 （１） 前記流動床に開口した１次空気供給口から前記
    流動床の理論空気量に対する空気比が約0.6〜0.8になる
    ように１次空気を供給すること。 （２） 前記流動床の下流のフリーボードに開口した２
    次空気供給口から２次空気投入後の理論空気量に対する
    空気比が約0.8〜1.0になるように２次空気を供給してフ
    リーボード温度900℃以上に保つこと、 （３） 前記フリーボードの前記空気供給口の下流に開
    口した３次空気供給口から３次空気投入後の理論空気量
    に対する空気比が約1.0以上となるように３次空気を供
    給すること、 （４） 前記流動床から飛散する未燃灰をリサイクル比
    １以上で前記流動床内に再循環すること、 を特徴とする流動床燃焼方法。
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