JP2775673B2 - 流動床反応器からのＮＯｘ放出を減少させる装置およびその方法 - Google Patents

流動床反応器からのＮＯｘ放出を減少させる装置およびその方法

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JP2775673B2 JP7145853A JP14585395A JP2775673B2 JP 2775673 B2 JP2775673 B2 JP 2775673B2 JP 7145853 A JP7145853 A JP 7145853A JP 14585395 A JP14585395 A JP 14585395A JP 2775673 B2 JP2775673 B2 JP 2775673B2
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    • F23C10/10—Fluidised bed combustion apparatus with means specially adapted for achieving or promoting a circulating movement of particles within the bed or for a recirculation of particles entrained from the bed the particles being circulated to a section, e.g. a heat-exchange section or a return duct, at least partially shielded from the combustion zone, before being reintroduced into the combustion zone characterised by the arrangement of separation apparatus, e.g. cyclones, for separating particles from the flue gases the separation apparatus being located outside the combustion chamber

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動床反応器からの窒
素酸化物（ＮＯｘ）の放出を減少させる装置および方法
に関する。さらに詳細には、本発明は、反応器中の燃焼
による気体生成物中のＮＯｘ量を減少させるための反応
物の反応器への選択的な注入に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動床燃焼装置はよく知られており、空
気等の酸素を含む気体が、石炭等の窒素を含む炭素質の
燃料材料を含む粒状材料の床を通過する炉区域を含むも
のである。燃焼中に生成する硫黄酸化物を捕捉するため
に石灰石、石灰、ドロマイト等の吸着剤粒子を加えるこ
ともできる。酸素を含んだ気体は、炉区域の粒状材料を
流動化させ、比較的低い温度での粒状燃料材料の燃焼を
促進する。これらの形式の燃焼装置は、蒸気発生器にお
いてしばしば用いられる。前記蒸気発生器中では、水等
の冷却流体が流動床と熱交換関係で流体流循環路を通過
し、蒸気を発生し、高燃焼効率、燃料の融通性、高硫黄
吸収性および比較的低濃度のＮＯｘ放出を可能とする。
【０００３】蒸気の発生に用いられる代表的な流動床反
応器は、一般に「バブリング」流動床と呼ばれ、流動化
された粒状材料が比較的高密度で、規定された、つまり
不連続な上面を持つ床を形成している。さらに一般的に
用いられる流動床反応器は、「循環」流動床と呼ばれ、
流動化された粒状材料が代表的なバブリング流動床より
低密度の下方濃密床を形成しており、一次ガスが、バブ
リング床のものに比べて同等か、より大きい流動化速度
を持っている。下方濃密床を通る一次ガスは、しばしば
一次ガスが分散床中の粒状材料で実質的に飽和される程
度まで、相当量の微粒状の材料を同伴し、粒状材料の上
部分散床を形成する。
【０００４】一般的に、これらの循環流動床は、比較的
高い内部および外部固体再循環を使って操作することが
望ましいと考えられる。そのように操作することによっ
て、循環流動床が燃料熱放出パターンに対して非感応性
となり、温度の変動を最小とし、かつ硫黄の放出を低レ
ベルで安定させることができる。外部固体の再循環を高
くすることは、サイクロン分離器等の分離器を炉区域の
出口に配置し、煙道ガスと炉区域の分散床からそれに同
伴してきた粒状材料とを受け入れることによって達成さ
れる。同伴してきた粒状材料は分離器中で煙道ガスから
分離され、浄化された煙道ガスは熱回収区域に通され
る。一方分離された粒状材料は炉区域へ再循環される。
この再循環は分離器の効率を改善する。そして燃料と吸
着剤粒子の滞留時間が増加することにより、より効率よ
く燃料と吸着剤粒子とを使用することになり、したがっ
てそれらの消費が減少する。
【０００５】バブリング型または循環型の流動床反応器
は、汚染の制御についても利点を提供する。例えば、流
動床反応器からのＮＯｘの放出は、ガス燃焼装置や石炭
燃焼動力設備などの他の慣用の装置からの放出に比べて
少ない。さらに低いＮＯｘ放出量を得るためには、選択
的非触媒還元（ＳＮＣＲ）法や選択的触媒還元（ＳＣ
Ｒ）法が用いられる。ＳＮＣＲ法では、尿素やアンモニ
ア等の反応物を反応器に注入し、ＮＯｘと反応させ、Ｎ
2およびＨ2Ｏを形成する。反応物は代表的には、炉区
域、分離器、および炉区域と分離器とを接続するダクト
を含む反応器のさまざまな場所に設けられた多数の口か
ら注入される。従ってＳＮＣＲ法は、ＮＯｘの放出量を
さらに低くすることができる。
【０００６】しかしながら、ＳＮＣＲ法には問題点もあ
る。例えば、添加された反応物が非効率的に使用される
と、ＳＮＣＲ法では所望のＮＯｘ量の減少度を得ること
がしばしば妨げられる。より効率的に反応物を使用する
ためには、装置中の反応物の滞留時間を長くし、反応物
とＮＯｘを含む煙道ガスとの混合度を高め、反応物と装
置中を循環する粒状材料との混合度を低くすることが望
ましい。この装置では、反応物が効率的に用いられない
ことがしばしば問題となる。例えば、反応物を炉区域へ
注入する装置や反応物をダクトのさまざまな位置へ注入
する装置の場合、反応物と粒状材料との過剰の混合や、
反応物とＮＯｘを含む煙道ガスとの混合が不十分となる
ことが問題となる。同様に、反応物を分離器に注入する
装置では、反応物の不十分な滞留時間、および反応物と
ＮＯｘを含む煙道ガスとの混合が不十分となることが問
題となる。
【０００７】反応物の利用が非効率的であると、反応物
が過剰に使われ、ＳＮＣＲ法のコストを増加させること
になる。さらに、過剰な量の反応物を加えることは、新
たな汚染問題を発生させうる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ＮＯｘ放出量を減少させる流動床反応装置およびそ
の操作方法を提供することにある。
【０００９】本発明のさらなる目的は、選択的非触媒還
元法を用いた、ＮＯｘ放出量を減少させる流動床反応装
置およびその操作方法を提供することにある。
【００１０】本発明のさらなる目的は、燃焼による気体
状生成物中のＮＯｘ放出量を減少させる為に反応物が効
率的に使用されるかような装置と方法とを提供すること
にある。
【００１１】本発明のさらなる目的は、反応物が高い効
率で使用されるように、反応物の滞留時間を増加させ、
反応物と燃焼による気体状生成物との混合を増加させ、
反応物と粒状材料との混合を減少させる上記の形式の装
置と方法とを提供することにある。
【００１２】本発明のさらなる目的は、燃焼による気体
状生成物中のＮＯｘ放出量を効率的に減少させるため
に、特定の位置において反応物が選択的に装置に注入さ
れる上記の形式の装置と方法とを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】これらの目的およびその
他の目的を満たすために、本発明の装置および方法は、
選択的非触媒還元により、流動床反応器からの煙道ガス
中のＮＯｘ量を減少させる。反応器は分離器とダクトで
接続され、反応物は、反応器からダクトを通り、分離器
へと通過する煙道ガス中のＮＯｘ量を減少させるためダ
クトに導入される。アンモニアや尿素等の反応物は、ダ
クトの上部、内側部分に近いダクトの気体に富んだ領域
に注入される。それにより反応物と煙道ガスとの高い混
合率が達成される一方で、反応物と粒状材料の混合率は
低く保たれる。また、長い滞留時間を得るために、反応
物は、ダクトの、分離器よりは反応器に近い点に注入さ
れる。このような方法により、反応物は効率的に使用さ
れる一方、所望の煙道ガスＮＯｘ量の低減が得られる。
【００１４】以下に本発明の構成および実施態様を列挙
する。
【００１５】１．窒素を含む燃料を燃焼させるための包
囲体；前記包囲体の上部に一方の端が接続され該包囲体
とガス流連通する、上面、内側壁部、および外側壁部を
備えたダクト；および前記包囲体から前記ダクトを通過
する煙道ガス中のＮＯｘ量を低下させるために前記ダク
トの前記上面を貫通して反応物を注入するための手段で
あって、前記反応物を注入する手段は、前記ダクトの他
方の端より前記一方の端に近く前記反応物を注入するよ
うに配置された反応物を注入するための手段を含むＮＯ
ｘの放出を減少させるための燃焼装置。
【００１６】２．前記反応物を注入するための手段が、
前記ダクトの前記外側壁部分よりは前記ダクトの前記内
側壁部分により近く、前記反応物を注入するように配置
される上記１記載の装置。
【００１７】３．分離器をさらに含み、前記ダクトの前
記他方の端に前記分離器が接続され、前記包囲体、前記
ダクト、および前記分離器がガス流連通をなす上記２記
載の装置。
【００１８】４．前記分離器がサイクロン分離器である
上記３記載の装置。
【００１９】５．ＮＯｘ放出を減少させるための燃焼装
置であって、該装置は、窒素を含む粒状燃料材料を含む
粒状材料を受け入れ、前記粒状燃料材料を燃焼させるた
めの包囲体；前記包囲体の上部に一方の端が接続され前
記包囲体とガス流連通する、上面、内側壁部分、および
外側壁部分を備えたダクト；酸素を含む流動化ガスを前
記包囲体に導入して前記粒状燃料材料の燃焼を支持し前
記粒状材料を流動化させるための手段を含み、それによ
り前記流動化ガスが燃焼の気体状生成物と結合し煙道ガ
スを形成し、かつ前記煙道ガスの一部分が前記粒状材料
の一部分を同伴し、前記煙道ガスの前記一部分と前記粒
状材料の前記一部分が前記包囲体中を上向きに通過し、
前記ダクト中を通過し、前記ダクト中を通過する前記粒
状材料の前記一部分が前記ダクトの上方部分に向かって
前記ダクトの前記外側壁部分の近くを通過する傾向を有
し、かつ前記ダクト中を通過する前記煙道ガスの前記一
部分が前記ダクトの上方部分に向かって前記ダクトの前
記内側壁部分の近くを通過する傾向を有し、それにより
気体に富んだ領域が前記ダクトの上方部分で、前記ダク
トの前記内側壁部分の近くに形成され；前記装置はさら
に、前記ダクトを通る前記煙道ガスの前記一部分中のＮ
Ｏｘ量を低下させ、一方前記反応物を効率的に使用せし
めるための、前記ダクトの前記気体に富んだ領域へ、反
応物を選択的に注入するための手段を含むＮＯｘ放出を
減少させるための燃焼装置。
【００２０】６．前記ダクト中の前記気体に富んだ領域
へ、前記反応物を選択的に注入するための前記手段が、
前記ダクトの前記上面を貫通する注入器を含む上記５記
載の装置。
【００２１】７．前記注入器が、前記ダクトの前記他方
の端よりも前記ダクトの前記一方の端の近くで前記ダク
トの前記上面を貫通する上記６記載の装置。
【００２２】８．前記注入器が前記ダクトの前記外側壁
部分よりは前記ダクトの前記内側壁部分の近くで前記ダ
クトの前記上面を貫通する上記７記載の装置。
【００２３】９．前記包囲体が上面、後面壁、および側
面壁を備え、前記ダクトの前記他方の端が、前記包囲体
の前記後面壁の、前記包囲体の前記上面と前記側面壁の
近くに接続された上記８記載の装置。
【００２４】１０．窒素を含む燃料を燃焼するための包
囲体を形成し；ダクトの一方の端を前記包囲体の上部に
接続して、前記ダクトが前記包囲体とガス流連通するよ
うにし；前記窒素を含む燃料を含む粒状材料を前記包囲
体に導入し；前記窒素を含む燃料を前記包囲体内で燃焼
させ；流動化ガスを前記包囲体に導入して、それにより
前記流動化ガスが燃焼の気体状生成物と結合して煙道ガ
スを形成し、かつ前記煙道ガスの一部分が前記粒状材料
の一部分を同伴し、前記煙道ガスの前記一部分と前記粒
状材料の前記一部分が前記包囲体を上向きに通過し、前
記ダクトを通過し；前記ダクト中を通過する前記煙道ガ
スの前記一部分中のＮＯｘ量を低下させるために、反応
物を前記ダクトの前記上面を貫通して注入し、前記反応
物が前記ダクト中を通過する前記煙道ガスの前記一部分
と結合するようにし、前記反応物は前記ダクトの前記他
方の端よりは前記ダクトの前記一方の端の近くに注入さ
れることを含む、ＮＯｘ放出を減少させるための燃焼方
法。
【００２５】１１．前記反応物が前記ダクトの前記外側
壁部分よりは前記ダクトの前記内側壁部分の近くに注入
される上記１０記載の方法。
【００２６】１２．前記ダクトの前記他方の端を分離器
に接続し、前記包囲体、前記ダクト、および前記分離器
をガス流連通させること；および前記煙道ガスの前記一
部分と前記粒状材料の前記一部分とを前記ダクトから前
記分離器に通すことをさらに含む上記１１記載の方法。
【００２７】１３．前記反応物がＮＨ2ラジカルを含む
材料を含む上記１２記載の方法。
【００２８】１４．前記反応物が、尿素およびアンモニ
アからなる群より選択される上記１３記載の方法。
【００２９】１５．窒素を含む粒状燃料材料を燃焼させ
るための包囲体を形成し；ダクトの一方の端を前記包囲
体の上部に接続して、それにより前記ダクトを前記包囲
体とガス流連通させ；前記粒状燃料材料を含む粒状材料
を前記包囲体に導入し；前記粒状燃料材料を前記包囲体
内で燃焼させ；流動化ガスを前記包囲体に導入し、それ
により前記流動化ガスが燃焼の気体状生成物と結合して
煙道ガスを形成し、かつ前記煙道ガスの一部分が前記粒
状材料の一部分を同伴し前記煙道ガスの前記一部分と前
記粒状材料の前記一部分とが前記包囲体を上向きに通過
し、前記ダクトを通過し、前記ダクトを通過する前記粒
状材料の前記一部分が、前記ダクトの上方部分に向かっ
て前記ダクトの前記外側壁部の近くを通る傾向を持ち、
かつ前記ダクトを通過する前記煙道ガスの前記一部分
が、前記ダクトの上方部分に向かって前記ダクトの前記
内側壁部の近くを通る傾向を持ち、前記ダクトの前記上
方部分で前記ダクトの前記内側壁部の近くに気体に富ん
だ領域を形成し；前記ダクトを通過する前記煙道ガスの
前記一部分中のＮＯｘ量を減らすために前記反応物を効
率的に利用するために、前記ダクトの前記気体に富んだ
領域に選択的に反応物を注入することを含む、ＮＯｘ放
出を減らすための燃焼方法。
【００３０】１６．前記反応物が、前記ダクトの前記他
方の端よりも、前記ダクトの前記一方の端の近くの前記
気体に富んだ領域に選択的に注入される上記１５記載の
方法。
【００３１】１７．前記反応物が、前記ダクトの前記外
側壁部分よりは、前記ダクトの前記内側壁部分の近くの
前記気体に富んだ領域に選択的に注入される上記１６記
載の方法。
【００３２】１８．前記ダクトの前記他方の端を分離器
に接続し、前記包囲体、前記ダクト、および前記分離器
をガス流連通させること；および前記煙道ガスの前記一
部分と前記粒状材料の前記一部分とが、前記ダクトから
前記分離器へ通過することをさらに含む上記１７記載の
方法。
【００３３】１９．前記反応物がＮＨ2ラジカルを含む
材料を含む上記１８記載の方法。
【００３４】２０．前記反応物が尿素およびアンモニア
からなる群から選択される上記１９記載の方法。
【００３５】
【実施例】図１〜図３について、参照番号１０は蒸気を
発生させるのに使用される流動床反応器を一般的に示
す。反応器１０は包囲体１２を含む。包囲体１２は、前
面壁１４、それと間隔をあけて平行な後面壁１６、前面
壁および後面壁と垂直に延びる、間隔をおいた２つの側
面壁１８、２０（図３）、屋根２２、およびフロア２４
を備え、これらが一体となり、実質的に矩形の包囲体を
形成している。
【００３６】包囲体１２の下部は、穿孔された分配器板
２６によって、炉区域２８とプレナム室３０とに分割さ
れている。分配器板２６は、適宜包囲体１２の下方部分
に支承され、粒状材料の床を支持している。この床は、
燃焼のための石炭などの窒素を含む炭素質の燃料粒子
や、燃料粒子の燃焼の過程で放出されるＳＯｘを捕捉す
るための、代表的には石灰石、石灰、またはドロマイト
等のカルシウムを含む硫黄捕捉剤である吸着剤粒子、お
よび燃焼による固形生成物を含むことができる。
【００３７】導管３１はプレナム室３０に強制通風ブロ
ワー等の慣用の適切な供給源（図示せず）からの、空気
等の酸素を含む流動化ガスを供給する。プレナム室３０
に導入された流動化ガスは分配器板２６を上に向かって
通過し、燃焼を助け、炉区域２８中の粒状材料を流動化
させる。
【００３８】導管３２は炉区域２８に、石炭等の窒素を
含む粒状燃料材料、および吸着剤粒子を含む粒状材料を
供給する。１つ以上の導管３２を使用できることが理解
される。また、燃料粒子および吸着剤粒子を包囲体１２
の炉区域２８に供給するための装置をいくつでも使用で
きることが理解される。使用し得る装置の例は本願出願
人に譲渡された米国特許第４，９３６，７７０号におい
て開示されており、この特許は参照により本願明細書に
含まれる。
【００３９】ダクト３４は包囲体１２の後面壁１６の、
屋根２２および側面壁１８に近い部分に接続されてい
る。図２および図３に最もよく示されるように、ダクト
は屋根つまり上面壁３６、フロアーつまり底面壁３８、
外側壁４０、内側壁４２を持つ。ダクト３４は、外側壁
４０が包囲体１２の側面壁１８と整列して同じ垂直面に
位置するように、かつ上面壁３６が包囲体１２の屋根２
２と整列して同じ水平面に位置するよう配置される。包
囲体１２の後面壁１６に設けられた開口４４に、包囲体
１２中の炉区域２８とガス流連通するダクト３４が設置
される。後述する理由のため、ダクトの上面壁３６を貫
通してダクト３４の上部に反応物を注入するためにポー
ト４６が設けられる。ポート４６は包囲体１２の後面壁
１６の開口４４に近く、かつダクト３４の外側壁４０よ
りも内側壁４２に近い位置に設けられる。ダクト３４は
実質的に矩形であるよう説明および図示されるが、ダク
ト３４はどのような形状であってもよい。円筒状の外形
であってもよいが、この形状に限定されるものではな
い。
【００４０】サイクロン分離器４８は包囲体１２に隣接
して延長し、分離器４８の上部まで延長するダクト３４
を介してこの包囲体１２に接続されている。分離器４８
の外壁の開口４９によって、ダクト３４が分離器４８と
ガス流連通して設置され、これにより煙道ガスおよび粒
状材料が包囲体１２からダクト３４を通り、分離器４８
へ通過する。分離器４８の下部は、下端で導管５２と接
続された円錐状のホッパー区域５０を含む。導管５２は
包囲体１２に戻って延びる分枝導管５２ａと分離器から
外部へ延びる分枝導管５２ｂとを持つ。
【００４１】分離器４８は炉区域２８からの煙道ガスと
それに同伴している粒状材料を受け入れ、慣用の態様で
操作され、同伴している粒状材料を煙道ガスから分離す
る。分離された粒状材料は分離器４８のホッパー区域５
０に落下し、導管５２に通され、分枝導管５２ａを介し
て炉区域２８へ再循環されるか、または分枝導管５２ｂ
を通って廃棄される。本実施例では分離器４８は１台で
あるが、１台かそれ以上の分離器（図示せず）を加えて
反応器１０と共に用いてもよいことが理解される。使用
する分離器４８の数と大きさは蒸気発生器の容量や経済
性を考慮することにより決定される。
【００４２】実質的に粒状材料を含まなくなった分離煙
道ガスは、分離器４８のすぐ上に位置するダクト５４を
介して、参照数字５６で一般的に示される熱回収区域に
送られる。複数の熱交換表面５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃが
熱回収区域５６内に配置される。熱交換表面は、全て熱
交換管でできており、分離煙道ガスが熱回収区域５６を
通過するので、分離煙道ガスの通路内に延長する。熱交
換表面５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃは必要に応じて再熱器、
過熱器、エコノマイザー等として使用できる。熱交換表
面５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを通過した後、分離煙道ガス
は出口６０を通って熱回収区域５６から放出される。
【００４３】包囲体１２、ダクト３４、分離器４８およ
び熱回収区域５６の壁は、好ましくはフィンによって相
互に接続された、複数の離隔平行管で形成され、連通す
る気密構造を形成する。このような形式の構造は慣用で
あるので、図示および詳細な説明はされていない。これ
らのフィンの付いた管のそれぞれの端部は、水平に配置
された複数の上下のヘッダー（図示せず）にそれぞれ接
続される。
【００４４】蒸気ドラム（図示せず）は包囲体１２、ダ
クト３４、分離器４８および熱回収区域５６の上方に配
置される。蒸気ドラムは供給管、複数の下降管、および
蒸気ドラムから延びた管から水等の冷却流体を受け入
れ、接続フィーダー、上昇管、ヘッダー等と共に、前記
した壁を形成するフィン付き管や前記熱回収区域中の前
記熱交換表面５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃを含む流体流回路
を確立するために使用される。この流体流回路に所定の
シーケンスで水を通し、水を蒸気に変換し、燃料粒子の
燃焼によって発生した熱で蒸気を加熱することができ
る。
【００４５】操作において、石炭等の窒素を含む炭素質
の燃料粒子、および代表的には石灰石、石灰やドロマイ
ト等のカルシウムを含んだ硫黄吸着剤である吸着剤粒子
を含む粒状材料が導管３２を通して炉区域２８に導入さ
れる（図２）。外部供給源からの、空気等の酸素を含ん
だ気体は、比較的高い圧力で導管３１を介してプレナム
室３０に導入され、分配器板２６を通して上に向かっ
て、比較的速い流動化速度で通過し、炉区域２８中の粒
状材料を流動化させる。着火バーナー（図示せず）等が
燃料粒子に着火し、その後燃料粒子は炉区域２８内の熱
で自己燃焼し、気体状および固体状の燃焼生成物が発生
する。
【００４６】流動化ガスの速度は、濃密な粒状材料の床
が炉区域２８の下方部分に維持され、所定量の粒状材料
を濃密な床から上方に通過つまり同伴し、濃密な床の上
方に分散床を形成するよう調節される。
【００４７】流動化ガスは燃焼の気体状生成物と混合
し、同伴された粒状材料とともに炉区域２８の上の領域
を上に向かって通る煙道ガスを形成する。煙道ガスおよ
び少なくとも一部分の同伴された粒状材料は炉区域２８
から、ダクト３４を通過し、分離器４８に通される。分
離器４８内において、粒状材料は煙道ガスから分離さ
れ、分離器４８のホッパー区域５０に落下する。粒状材
料はその後導管５２を通り、分枝導管５２ａを経て炉区
域２８へ再循環されるか、または分枝導管５２ｂを経て
廃棄される。
【００４８】分離された煙道ガスはダクト５４を経て分
離器４８から放出され、熱回収区域５６に通される。熱
回収区域５６内において、分離された煙道ガスは、出口
６０から放出される前に、熱交換表面５８Ａ、５８Ｂ、
５８Ｃを通る。
【００４９】水が供給管を通って蒸気ドラムに通され、
その後流体流回路に通され、燃焼によって発生した熱が
水を蒸気に変え、蒸気を過熱するのに使われる。
【００５０】煙道ガスが同伴された粒状材料とともに炉
区域２８から、開口４４を通り、ダクト３４に入る際
に、粒状材料は、ダクト３４の上方外側に向かって動く
傾向があり、一方不所望なＮＯｘを含む煙道ガスは、ダ
クトの上方内側に集中する傾向がある。この動きのため
に、ダクトの上方内側の部分に、気体に富んだ領域が形
成される。
【００５１】アンモニア、尿素等のＮＯｘ量を低下させ
るための反応物は、選択的にダクトの気体に富んだ領域
に注入される。反応物は代表的にはそのＮＨ2ラジカル
を供給する能力によって選択される。ＮＨ2ラジカル
は、一連の複合反応を通して、ＮＯｘと反応し、Ｎ2お
よびＨ2Ｏを生じる。反応物は、反応物とＮＯｘを含ん
だ煙道ガスとの高い混合度を得、かつダクト３４上方外
側部分における反応物と粒状材料との高い混合度を避け
るため、ダクト３４上方の外側壁４０よりは、ダクト３
４の気体に富んだ領域であるダクト３４上方の内側壁４
２に近い部分に注入される。また、反応物をダクト３４
に注入する点は反応物の滞留時間を増加させるために、
開口４４の近くに位置する。反応物と煙道ガスとの高い
混合度、反応物と粒状材料との低い混合度、および装置
中における反応物の長い滞留時間によって反応物が効率
的に使用される一方、煙道ガス中のＮＯｘ量の大きな低
下が得られる。
【００５２】前記の装置および方法から、いくつかの有
利な結果が得られる。例えば、高価な反応物が効率的に
使用される一方、ＮＯｘの放出が減少する。また、過剰
な反応物の使用に伴う問題が回避される。反応物の選択
的注入はまた、製造および操作の容易性およびコストの
点で好都合である。
【００５３】本発明の範囲から逸脱することなく、本発
明の装置および方法に改変を加えることができることが
理解される。例えば、反応物の注入点は、反応物がダク
ト３４内の気体に富んだ領域であるダクト３４の上方内
側部分近くに注入される限りいかなる数でもよい。それ
に関して、注入口４６はダクト３４の上面壁３６、下面
壁３８、外側壁４０、または内側壁４２を貫通させるこ
とができ、ダクト３４内に延ばすことができ、またはダ
クトの壁で終わっていてもよい。ダクト３４はフィン付
き冷却管で形成されることが好ましいが、ダクト３４は
どんな慣用の構成であってもよい。さらに、分離器４８
は、サイクロン分離器であってもよいが、必ずしもそう
である必要もない。また、１つかそれ以上の分離器が炉
区域と組み合わされていてもよい。詳細な説明において
はただ単一の流動化ガス源が説明されていたが、本発明
の方法および装置は、流動化ガスおよび可燃ガスが炉区
域のさまざまな位置およびさまざまな水準において導入
される多段燃焼に関しても使用し得ることが理解され
る。
【００５４】前記開示において、本発明の他の修飾、変
更、置換も意図され、いくつかの例では、本発明のいく
つかの特徴を、他の対応する特徴を使用することなく用
いることもできる。本発明の別の適用と同様に、開示さ
れた実施例に対するさまざまな変更が、前記明細書およ
び図面に基づき当業者に提案されるであろう。従って、
請求項は発明の範囲に一致した態様で広く解釈されるの
が適当である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を実施するための、流動床燃焼
装置の一部分の概略立面図である。
【図２】図２は、本発明を実施するための、流動床燃焼
装置の概略側面図である。
【図３】図３は、図２の３−３線に沿った拡大概略平面
図である。
【図４】図４は、図３の４−４線に沿った図２および図
３の装置の立面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−83678（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−55417（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105007（ＪＰ，Ａ) 実開 昭53−86452（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭53−3947（ＪＰ，Ｕ) 特公 平４−67085（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23J 15/00 B01D 53/34 129

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 開口部が上方に設けられた壁を備え、窒
    素を含む粒状燃料を受け取る包囲体と、 当該包囲体内において、前記窒素を含む粒状燃料を燃焼
    し、これにより、前記粒状燃料の一部と燃焼した粒状燃
    料とを同伴する煙道ガスを発生させる手段と、 外側壁部と内側壁部とを備え、一方の端部が前記包囲体
    と連通するように前記開口部に接続されたダクトであっ
    て、前記包囲体からの前記煙道ガス及び同伴される前記
    粒状燃料が、前記煙道ガスは前記内側壁部側に、同伴さ
    れる前記粒状燃料は前記外側壁部側にそれぞれ移動し易
    く流入するように前記開口部に接続されたダクトと、 反応物質が前記煙道ガス中のＮＯｘレベルを減少するよ
    うに前記煙道ガスと反応するために、前記外側壁部より
    も前記内側壁部に近くに前記ダクト内に前記反応物質を
    噴射する噴射器とからなるＮＯｘ放出を減少させる燃焼
    装置。
  2. 【請求項２】前記装置は、分離器を備え、前記ダクトの
    他方の端部は、前記包囲体、前記ダクト、前記分離器に
    ガスが連通するように前記分離器に接続されたことを特
    徴とする請求項１に記載の燃焼装置。
  3. 【請求項３】 前記噴射器は、前記ダクトの前記他方の
    端部より前記一方の端部に近く前記反応物を噴射するこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼装置。
  4. 【請求項４】 前記内側壁部は内側壁であり、前記外側
    壁部は外側壁であって、前記ダクトは更にこれらの壁と
    連設された上側壁を備えたことを特徴とする請求項１乃
    至３いずれか１項に記載の燃焼装置。
  5. 【請求項５】 前記噴射器は前記上側壁を通って前記反
    応物を噴出することを特徴とする請求項４に記載の燃焼
    装置。
  6. 【請求項６】 前記ダクトの前記内側壁は、対応する前
    記包囲体の側壁に実質的に延設されたことを特徴とする
    請求項４に記載の燃焼装置。
  7. 【請求項７】 ＮＯｘ放出を減少させるための燃焼装置
    であって、該装置は、 窒素を含む粒状燃料材料を含む
    粒状材料を受け入れ、前記粒状燃料材料を燃焼させるた
    めの包囲体； 前記包囲体の上部に一方の端が接続され前記包囲体とガ
    ス流連通する、上面、内側壁部分、および外側壁部分を
    備えたダクト； 酸素を含む流動化ガスを前記包囲体に導入して前記粒状
    燃料材料の燃焼を支持し前記粒状材料を流動化させるた
    めの手段を含み、それにより前記流動化ガスが燃焼の気
    体状生成物と結合し煙道ガスを形成し、かつ前記煙道ガ
    スの一部分が前記粒状材料の一部分を同伴し、前記煙道
    ガスの前記一部分と前記粒状材料の前記一部分が前記包
    囲体中を上向きに通過し、前記ダクト中を通過し、前記
    ダクト中を通過する前記粒状材料の前記一部分が前記ダ
    クトの上方部分に向かって前記ダクトの前記外側壁部分
    の近くを通過する傾向を有し、かつ前記ダクト中を通過
    する前記煙道ガスの前記一部分が前記ダクトの上方部分
    に向かって前記ダクトの前記内側壁部分の近くを通過す
    る傾向を有し、それにより気体に富んだ領域が前記ダク
    トの上方部分で、前記ダクトの前記内側壁部分の近くに
    形成され； 前記装置は、更に、前記ダクトを通る前記煙道ガスの前
    記一部分中のＮＯｘ量を低下させ、一方前記反応物を効
    率的に使用せしめるための、前記ダクトの前記気体に富
    んだ領域へ、反応物を選択的に注入するための手段を含
    むＮＯｘ放出を減少させるための燃焼装置。
  8. 【請求項８】 窒素を含む粒状燃料材料を燃焼させるた
    めの包囲体を形成し；ダクトの一方の端を前記包囲体の
    上部に接続して、それにより前記ダクトを前記包囲体と
    ガス流連通させ； 前記粒状燃料材料を含む粒状材料を前記包囲体に導入
    し； 前記粒状燃料材料を前記包囲体内で燃焼させ； 流動化ガスを前記包囲体に導入し、それにより前記流動
    化ガスが燃焼の気体状生成物と結合して煙道ガスを形成
    し、かつ前記煙道ガスの一部分が前記粒状材料の一部分
    を同伴し前記煙道ガスの前記一部分と前記粒状材料の前
    記一部分とが前記包囲体を上向きに通過し、前記ダクト
    を通過し、前記ダクトを通過する前記粒状材料の前記一
    部分が、前記ダクトの上方部分に向かって前記ダクトの
    前記外側壁部の近くを通る傾向を持ち、かつ前記ダクト
    を通過する前記煙道ガスの前記一部分が、前記ダクトの
    上方部分に向かって前記ダクトの前記内側壁部の近くを
    通る傾向を持ち、前記ダクトの前記上方部分で前記ダク
    トの前記内側壁部の近くに気体に富んだ領域を形成し； 前記ダクトを通過する前記煙道ガスの前記一部分中のＮ
    Ｏｘ量を減らすために前記反応物を効率的に利用するた
    めに、前記ダクトの前記気体に富んだ領域に選択的に反
    応物を注入することを含む、ＮＯｘ放出を減らすための
    燃焼方法。
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