JP2726742B2 - 流動床燃焼装置の運転方法 - Google Patents
流動床燃焼装置の運転方法Info
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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、石炭等の固体燃料や石炭・水混合スラリ
（以下CWMという）、重質油等の液体燃料の燃焼から発
生する亜酸化窒素（N2O）及びアルカリ金属等を低減す
ることができる流動床燃焼装置の運転方法に関する。
（以下CWMという）、重質油等の液体燃料の燃焼から発
生する亜酸化窒素（N2O）及びアルカリ金属等を低減す
ることができる流動床燃焼装置の運転方法に関する。
従来から、石灰石やドロマイト等を流動媒体として、
石炭等の固体燃料間合はCWM、重質油等の液体燃料を最
適な脱硫温度800〜850℃の範囲で燃焼させ炉内脱硫、脱
硝を同時に行なう加圧流動床燃焼ボイラの実用化研究が
盛んに行なわれている。
石炭等の固体燃料間合はCWM、重質油等の液体燃料を最
適な脱硫温度800〜850℃の範囲で燃焼させ炉内脱硫、脱
硝を同時に行なう加圧流動床燃焼ボイラの実用化研究が
盛んに行なわれている。
N2Oは、炭酸ガスと同様の温室効果を有し、また、フ
ロンガスと同様に成層圏のオゾン層破壊の原因物質とな
るために、近時地球規模の環境問題に関連して注目され
るようになった。
ロンガスと同様に成層圏のオゾン層破壊の原因物質とな
るために、近時地球規模の環境問題に関連して注目され
るようになった。
このN2Oは、一般に高温度（1300℃以上）での燃焼方
式（微粉炭燃焼、ガス燃焼、油燃焼等）では殆ど生じな
いが、加圧流動床燃焼ボイラ等では、炉内脱硫温度の関
係上、低温度（700℃〜900℃）で燃焼が行なわれるため
に、かなりの濃度で発生することが判明した。
式（微粉炭燃焼、ガス燃焼、油燃焼等）では殆ど生じな
いが、加圧流動床燃焼ボイラ等では、炉内脱硫温度の関
係上、低温度（700℃〜900℃）で燃焼が行なわれるため
に、かなりの濃度で発生することが判明した。
反応的には、N2Oは化石燃料中に含まれる窒素分がHCN
等の中間体を経て生成するものと想定されている。そし
てN2Oはいったん生成しても、高温度の燃焼場では次式
により分解されるものとされている。
等の中間体を経て生成するものと想定されている。そし
てN2Oはいったん生成しても、高温度の燃焼場では次式
により分解されるものとされている。
N2O＋Ｈ（水素ラジカル）→N2＋OH 即ち、燃焼過程中で生じるＨラジカルによりN2Oが分
解されるため、高温度燃焼ではN2Oは生成しないと考え
られている。しかし、前記の700゜〜900℃の低温度で
は、このN2Oの分解が充分に行なわれず、燃焼排ガス中
のN2Oの濃度が高いこととなる。
解されるため、高温度燃焼ではN2Oは生成しないと考え
られている。しかし、前記の700゜〜900℃の低温度で
は、このN2Oの分解が充分に行なわれず、燃焼排ガス中
のN2Oの濃度が高いこととなる。
前記の従来の加圧流動床ボイラ等の流動床燃焼装置で
は、脱硫（SO2）、脱硝（NO）の技術的検討はかなり進
められているが、窒素酸化物の一つである亜酸化窒素
（N2O）の低減方法の技術的検討は殆んどなされず、前
記のように、最近地球環境上特に問題ある物質として注
目されN2Oの低減方法の技術的検討が急がれている。
は、脱硫（SO2）、脱硝（NO）の技術的検討はかなり進
められているが、窒素酸化物の一つである亜酸化窒素
（N2O）の低減方法の技術的検討は殆んどなされず、前
記のように、最近地球環境上特に問題ある物質として注
目されN2Oの低減方法の技術的検討が急がれている。
一方、アルカリ金属等（Na、Ｋ、Mg、Ca、Ｖ等）の蒸
気及びヒュームは、加圧流動床燃焼装置の後流側で稼動
しているガスタービン等に使用されている材料の腐食を
発生させるために、アルカリ金属等の蒸気およびヒュー
ムの低減方法の確立も急がれている。
気及びヒュームは、加圧流動床燃焼装置の後流側で稼動
しているガスタービン等に使用されている材料の腐食を
発生させるために、アルカリ金属等の蒸気およびヒュー
ムの低減方法の確立も急がれている。
本発明は、以上の点に鑑み、発生する燃焼排ガス中の
亜酸化窒素（N2O）と亜硫酸ガス（SO2）、及びアルカリ
金属等の金属の蒸気とミストを低減させることができる
流動床燃焼装置の運転方法を提供しようとするものであ
る。
亜酸化窒素（N2O）と亜硫酸ガス（SO2）、及びアルカリ
金属等の金属の蒸気とミストを低減させることができる
流動床燃焼装置の運転方法を提供しようとするものであ
る。
本発明の流動床燃焼装置の運転方法は、次の手段を講
じた。
じた。
流動床温度を900℃以上、1000℃以下に制御して燃焼
を行ない、燃焼排ガス中の亜酸化窒素（N2O）、及び亜
硫酸ガス（SO2）を低減させるようにした。
を行ない、燃焼排ガス中の亜酸化窒素（N2O）、及び亜
硫酸ガス（SO2）を低減させるようにした。
次いで、前記に加えて、燃焼排ガスを冷却してその温
度を低下させ、燃焼排ガス中の金属の蒸気とヒュームを
燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させるようにし
た。
度を低下させ、燃焼排ガス中の金属の蒸気とヒュームを
燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させるようにし
た。
前記の本発明においては、流動床温度を900℃以上と
することによって、流動床内で発生したN2Oは容易にN2
とO2とに分解され、従来の流動床温度（800℃〜850℃）
の場合に比して著しく燃焼排ガス中のN2Oが低減され
る。また、燃焼排ガス中のSO2濃度も、従来の前記の流
動床温度の場合に比して低減される。
することによって、流動床内で発生したN2Oは容易にN2
とO2とに分解され、従来の流動床温度（800℃〜850℃）
の場合に比して著しく燃焼排ガス中のN2Oが低減され
る。また、燃焼排ガス中のSO2濃度も、従来の前記の流
動床温度の場合に比して低減される。
また、流動床温度が1000℃超えると、流動床内の灰が
大径のクリンカーを形成して流動床燃焼装置の運転の安
定化の障害となるために、本発明では、流動床温度の上
限を1000℃とすることによって、流動床燃焼装置を安定
して運転できるようにした。
大径のクリンカーを形成して流動床燃焼装置の運転の安
定化の障害となるために、本発明では、流動床温度の上
限を1000℃とすることによって、流動床燃焼装置を安定
して運転できるようにした。
更に本発明においては、流動床温度を従来より上げる
ことによって、燃焼排ガス中のアルカリ金属等の金属N
a,K,Mg,Ca,V等の蒸気及びヒュームの濃度が上昇する
が、燃焼排ガスを冷却することによって、これら金属の
蒸気及びヒュームの分圧を下げて、これら金属を燃焼排
ガス中に含まれる灰中に凝縮・付着させ、これによっ
て、燃焼排ガスが清浄化されるようにした。
ことによって、燃焼排ガス中のアルカリ金属等の金属N
a,K,Mg,Ca,V等の蒸気及びヒュームの濃度が上昇する
が、燃焼排ガスを冷却することによって、これら金属の
蒸気及びヒュームの分圧を下げて、これら金属を燃焼排
ガス中に含まれる灰中に凝縮・付着させ、これによっ
て、燃焼排ガスが清浄化されるようにした。
本発明の基本段階を第１図に、同第１図に示されるも
のにおける排ガス中のN2O,SO2,NOの分析結果を第２図に
示す。
のにおける排ガス中のN2O,SO2,NOの分析結果を第２図に
示す。
第１図に示すものは、加圧流動床燃焼ボイラの運転方
法の基本段階に係るもので、流動床11は、図示しない加
圧容器の内側に設けた水冷壁５に囲まれ、分散板６上に
形成されている。流動床は、分散板の下方から供給され
るガスによって粒子が浮遊し、ガスにより混合撹拌され
ている状態であり、その上方には粒子の存在割合が流動
床よりも１桁以上小さくなったフリーボート12が存在す
る。石灰102と石灰石103は、供給ノズル2,3からそれぞ
れ流動床11へ供給され、空気101は空気供給ノズル１か
ら風箱10を経て、多数の小孔を有する分散板６を通って
上方へ向って流れ流動床11へ供給される。水冷壁５と流
動床11内に設置された冷却管４とには、流動床11内の反
応熱を除去するため、それぞれ冷却水105,104が供給さ
れている。流動床11内の粗大粒子は、流動床11の下部に
開口する排出管９から排出される。燃焼排ガスは、フリ
ーボード12で燃焼ガスに随伴された未燃粒子および以下
説明する脱硫剤粒子を重力分級により分離した後、排出
口７からダストを含んだ燃焼排ガス106として排出され
る。
法の基本段階に係るもので、流動床11は、図示しない加
圧容器の内側に設けた水冷壁５に囲まれ、分散板６上に
形成されている。流動床は、分散板の下方から供給され
るガスによって粒子が浮遊し、ガスにより混合撹拌され
ている状態であり、その上方には粒子の存在割合が流動
床よりも１桁以上小さくなったフリーボート12が存在す
る。石灰102と石灰石103は、供給ノズル2,3からそれぞ
れ流動床11へ供給され、空気101は空気供給ノズル１か
ら風箱10を経て、多数の小孔を有する分散板６を通って
上方へ向って流れ流動床11へ供給される。水冷壁５と流
動床11内に設置された冷却管４とには、流動床11内の反
応熱を除去するため、それぞれ冷却水105,104が供給さ
れている。流動床11内の粗大粒子は、流動床11の下部に
開口する排出管９から排出される。燃焼排ガスは、フリ
ーボード12で燃焼ガスに随伴された未燃粒子および以下
説明する脱硫剤粒子を重力分級により分離した後、排出
口７からダストを含んだ燃焼排ガス106として排出され
る。
このような構成の下、まず初めに前記の流動床11及び
フリーボード部12に空気供給ノズル１から空気を通気
し、これらの部分を16ataに加圧する。
フリーボード部12に空気供給ノズル１から空気を通気
し、これらの部分を16ataに加圧する。
粉砕、分級した石灰102（粒径2.0mm以下の豪州炭）と
脱硫剤粒子としての石灰石の粒子103（粒径1.41〜0.5mm
の日本産）は、それぞれ石炭供給ノズル２と石灰石供給
ノズル３より供給され、高さ約1mの流動床11を形成す
る。流動床11の空塔速度は0.8〜1.0m/sec、Ca/sのモル
比を2.0前後に調整する。
脱硫剤粒子としての石灰石の粒子103（粒径1.41〜0.5mm
の日本産）は、それぞれ石炭供給ノズル２と石灰石供給
ノズル３より供給され、高さ約1mの流動床11を形成す
る。流動床11の空塔速度は0.8〜1.0m/sec、Ca/sのモル
比を2.0前後に調整する。
以上の条件の下に、流動床11において石炭102の燃焼
が行なわれるが、この際、流動床11の温度は、石炭102
の供給量と冷却管４に通水する水量によって900℃以上1
000℃以下に調整される。
が行なわれるが、この際、流動床11の温度は、石炭102
の供給量と冷却管４に通水する水量によって900℃以上1
000℃以下に調整される。
第１図に示す加圧流動床ボイラにおいて、石炭を燃焼
させた場合の燃焼排ガス中の亜酸化窒素（N2O）、酸化
窒素（NO）及び亜硫酸ガス（SO2）の濃度を計測した結
果を第２図に示す。
させた場合の燃焼排ガス中の亜酸化窒素（N2O）、酸化
窒素（NO）及び亜硫酸ガス（SO2）の濃度を計測した結
果を第２図に示す。
N2Oの分析計はガスクロマトグラフィ（島津製作所製
のECD検出器）、NOは連続NOx計（柳本製作所製の化学発
光法）、SOxはっ連続SOx計（非分散型赤外法）を用い
た。
のECD検出器）、NOは連続NOx計（柳本製作所製の化学発
光法）、SOxはっ連続SOx計（非分散型赤外法）を用い
た。
従来の加圧流動床燃焼ボイラ（15ata）の流動床温度
は、脱硫効率を考慮して800〜850℃の運用を行なってい
たが、上記の計測結果から判るように、この場合には、
N2O濃度は160〜190ppmの高濃度を示した。流動床温度を
900〜1000℃に上げると、N2Oは流動床温度を800〜850℃
時に比べ約1/100以下に低減（２〜3ppm）とすることが
判明した。一方、SO2濃度は、流動床温度800〜850℃で
約60ppmであったものが流動床温度を900℃〜1000℃に設
定すると約40ppmに低減することが判明した。NOは、流
動床温度に殆んど影響されなかった。
は、脱硫効率を考慮して800〜850℃の運用を行なってい
たが、上記の計測結果から判るように、この場合には、
N2O濃度は160〜190ppmの高濃度を示した。流動床温度を
900〜1000℃に上げると、N2Oは流動床温度を800〜850℃
時に比べ約1/100以下に低減（２〜3ppm）とすることが
判明した。一方、SO2濃度は、流動床温度800〜850℃で
約60ppmであったものが流動床温度を900℃〜1000℃に設
定すると約40ppmに低減することが判明した。NOは、流
動床温度に殆んど影響されなかった。
以上のように、基本段階においては、流動床温度を90
0〜1000℃に維持することでN2O,SO2を大幅に低減させる
ことができることが確認された。
0〜1000℃に維持することでN2O,SO2を大幅に低減させる
ことができることが確認された。
また、流動床11温度が1000℃を超えると、流動床11内
の灰が大径のクリンカーを形成して加圧流動床燃焼ボイ
ラの安定運転に障害を来すが、本実施例では、流動床11
の温度を900℃以上1000℃以下に設定しているために、
灰の大径のクリンカーが発生せず、加圧流動床燃焼ボイ
ラの運転を安定に行なうことができる。
の灰が大径のクリンカーを形成して加圧流動床燃焼ボイ
ラの安定運転に障害を来すが、本実施例では、流動床11
の温度を900℃以上1000℃以下に設定しているために、
灰の大径のクリンカーが発生せず、加圧流動床燃焼ボイ
ラの運転を安定に行なうことができる。
完成段階を付与したものを、第３図によって説明す
る。
る。
同第３図のものでは、前記第１図のものにおける燃焼
排ガス106の排出ガス管107に、ガス冷却器13を設け、燃
焼排ガス106の温度を750℃以上850℃以下に冷却するよ
うにした。
排ガス106の排出ガス管107に、ガス冷却器13を設け、燃
焼排ガス106の温度を750℃以上850℃以下に冷却するよ
うにした。
本発明の完成段階の他の形態を、第４図によって説明
する。
する。
即ち、この完成段階においては、前記第１の実施例の
フリーボード部12に空気、燃焼排ガス等の二次供給ガス
107が供給される二次供給ガスライン108を設け、燃焼排
ガス106の温度を750℃以上850℃以下に冷却するように
した。
フリーボード部12に空気、燃焼排ガス等の二次供給ガス
107が供給される二次供給ガスライン108を設け、燃焼排
ガス106の温度を750℃以上850℃以下に冷却するように
した。
第３図及び第４図に示される加圧流動床ボイラにおけ
る石灰の燃焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気およびヒ
ュームの計測結果を、第５図に示す。
る石灰の燃焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気およびヒ
ュームの計測結果を、第５図に示す。
これによると、燃焼排ガス温度950℃では、アルカリ
金属は２〜6ppmの高濃度を示すが、これを冷却するとア
ルカリ金属の濃度が減少し、燃焼排ガス温度を約750℃
冷却すると0.02〜0.03ppmに低減することを示してい
る。
金属は２〜6ppmの高濃度を示すが、これを冷却するとア
ルカリ金属の濃度が減少し、燃焼排ガス温度を約750℃
冷却すると0.02〜0.03ppmに低減することを示してい
る。
従って、前記第３図及び第４図に示すものにおいて
は、前記のように、燃焼排ガス106の温度を750〜850℃
に冷却することによって、燃焼排ガス106中のアルカリ
金属等（Na,K,Mg,Ca,V等）の蒸気及びヒュームの分圧が
下げられ、これによって、これら金属は燃焼排ガス中に
含まれる灰中に凝縮・付着し、燃焼排ガス中のこれら金
属の蒸気及びヒューム濃度を著しく低減させることがで
きる。
は、前記のように、燃焼排ガス106の温度を750〜850℃
に冷却することによって、燃焼排ガス106中のアルカリ
金属等（Na,K,Mg,Ca,V等）の蒸気及びヒュームの分圧が
下げられ、これによって、これら金属は燃焼排ガス中に
含まれる灰中に凝縮・付着し、燃焼排ガス中のこれら金
属の蒸気及びヒューム濃度を著しく低減させることがで
きる。
この灰に凝縮・付着したアルカリ金属等の金属はサイ
クロン等によって容易に燃焼排ガス106から分離し系外
に排出することが可能である。
クロン等によって容易に燃焼排ガス106から分離し系外
に排出することが可能である。
以上説明したように、本発明は基本段階において、流
動床燃焼装置の流動床温度を900〜1000℃に維持すると
いう簡単な手段によって地球温室効果および成層圏オゾ
ン層破壊の原因物質のひとつであるN2O及びSO2を容易に
効果的に低減することができ、また同時に、流動床にお
いて灰の大径クリンカー化を防止して流動床燃焼装置を
安定に運転することができる。
動床燃焼装置の流動床温度を900〜1000℃に維持すると
いう簡単な手段によって地球温室効果および成層圏オゾ
ン層破壊の原因物質のひとつであるN2O及びSO2を容易に
効果的に低減することができ、また同時に、流動床にお
いて灰の大径クリンカー化を防止して流動床燃焼装置を
安定に運転することができる。
次いで完成段階として、アルカリ金属等の金属の蒸気
とヒュームを、燃焼排ガスの温度を下げることによって
燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させることによ
って，燃焼排ガスより容易に分離され、流動床燃焼装置
の後流で稼動しているガスタービン等の後流側機器の材
料腐食を防止し、その寿命は大幅に延ばすことができ
る。
とヒュームを、燃焼排ガスの温度を下げることによって
燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させることによ
って，燃焼排ガスより容易に分離され、流動床燃焼装置
の後流で稼動しているガスタービン等の後流側機器の材
料腐食を防止し、その寿命は大幅に延ばすことができ
る。
第１図は本発明の基本段階を示す加圧流動床燃焼ボイラ
の縦断面図、第２図は第１図のものにおける燃焼排ガス
中のN2O,SO2,NO濃度の計測結果を示すグラフ、第３図及
び第４図はそれぞれ本発明の完成段階を示す加圧流動床
燃焼ボイラの縦断面図、第５図は前記第３及び第４図に
示すものにおける燃焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気
およびヒュームの計測結果を示すグラフである。 １……空気供給ノズル、２……石炭供給ノズル、 ３……石灰石供給ノズル、４……冷却管、 ５……水冷壁、６……分散板、 ７……排出ガス管、９……排出管、 10……風箱、11……流動床、 12……フリーボード、13……ガス冷却器、 101……空気、102……石炭、 103……石灰石、104,105……冷却水、 106……燃焼排ガス、107……二次供給ガス、 108……二次供給ガスライン。
の縦断面図、第２図は第１図のものにおける燃焼排ガス
中のN2O,SO2,NO濃度の計測結果を示すグラフ、第３図及
び第４図はそれぞれ本発明の完成段階を示す加圧流動床
燃焼ボイラの縦断面図、第５図は前記第３及び第４図に
示すものにおける燃焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気
およびヒュームの計測結果を示すグラフである。 １……空気供給ノズル、２……石炭供給ノズル、 ３……石灰石供給ノズル、４……冷却管、 ５……水冷壁、６……分散板、 ７……排出ガス管、９……排出管、 10……風箱、11……流動床、 12……フリーボード、13……ガス冷却器、 101……空気、102……石炭、 103……石灰石、104,105……冷却水、 106……燃焼排ガス、107……二次供給ガス、 108……二次供給ガスライン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清家 彌十郎 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 秋山 寛 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (72)発明者 小川 義人 長崎県長崎市飽の浦町１番１号 三菱重 工業株式会社長崎造船所内 (56)参考文献 特開 昭62−258920（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】流動床温度を900℃以上、1000℃以下に制
御して燃焼を行い、亜酸化窒素、及び亜硫酸ガスを低減
させた燃焼排ガスを冷却してその温度を低下させ、同燃
焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気とヒュームを燃焼排
ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させることを特徴とす
る流動床燃焼装置の運転方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207588A JP2726742B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 流動床燃焼装置の運転方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2207588A JP2726742B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 流動床燃焼装置の運転方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0493503A JPH0493503A (ja) | 1992-03-26 |
| JP2726742B2 true JP2726742B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=16542255
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2207588A Expired - Lifetime JP2726742B2 (ja) | 1990-08-07 | 1990-08-07 | 流動床燃焼装置の運転方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2726742B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101336653B1 (ko) * | 2013-07-26 | 2013-12-11 | 지이큐솔루션 주식회사 | 연소실 삽입식 덕트가 구비된 유동층 연소실 보일러 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5661515A (en) * | 1979-10-23 | 1981-05-27 | Babcock Hitachi Kk | Treating device of uncombusted carbon |
| JPS5986806A (ja) * | 1982-11-09 | 1984-05-19 | Babcock Hitachi Kk | 石炭類の流動層燃焼法 |
| JPH0718542B2 (ja) * | 1985-11-19 | 1995-03-06 | バブコツク日立株式会社 | 流動層温度制御方法 |
| JPS62258920A (ja) * | 1986-05-01 | 1987-11-11 | Sanki Eng Co Ltd | 流動焼却炉 |
| JPS6341706A (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-23 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | 流動層燃焼方法 |
-
1990
- 1990-08-07 JP JP2207588A patent/JP2726742B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101336653B1 (ko) * | 2013-07-26 | 2013-12-11 | 지이큐솔루션 주식회사 | 연소실 삽입식 덕트가 구비된 유동층 연소실 보일러 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0493503A (ja) | 1992-03-26 |
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