JP3041263B2 - 加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法 - Google Patents
加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法Info
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- JP3041263B2 JP3041263B2 JP9314520A JP31452097A JP3041263B2 JP 3041263 B2 JP3041263 B2 JP 3041263B2 JP 9314520 A JP9314520 A JP 9314520A JP 31452097 A JP31452097 A JP 31452097A JP 3041263 B2 JP3041263 B2 JP 3041263B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭等の含窒素燃
料を燃焼させる加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸
化物の抑制方法に関する。
料を燃焼させる加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸
化物の抑制方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】加圧流動床複合発電システムは、圧力容
器内に設置した加圧流動床ボイラで石炭を燃焼させ、ボ
イラ内に設置した熱交換パイプから発生する蒸気で駆動
する蒸気タービン発電と、ボイラの燃焼排ガスを利用す
るガスタービン発電とを組み合わせることによって熱効
率を向上させた複合発電方式である。以下従来の加圧流
動床複合発電システムにおける加圧流動床ボイラの運転
方法について、図面を参照しながら説明する。図８は従
来の加圧流動床ボイラの要部構成図である。図８におい
て、１は圧力容器、１ａは圧縮空気流路、２は加圧流動
床ボイラ、２ａは圧力容器１内に配設された空気取り入
れ口、２ｂは燃焼空気流路管、２ｃは熱交換パイプ、３
は燃焼排ガス流路管、４はサイクロン、５はサイクロン
ガス流路管、６は精密脱塵装置である。以上のように構
成された加圧流動床ボイラについて、以下その動作を説
明する。圧力容器１に内設した加圧流動床ボイラ２内に
粒径６ｍｍ以下に調整した石炭と、粒径５ｍｍ程度に調
整した石灰石やドロマイト等の脱硫剤と水をスラリー状
にして入れ、圧縮空気流路１ａから圧縮容器１内に取り
入れた圧縮空気を、空気取り入れ口２ａから燃焼空気流
路２ｂを経てボイラ底部に供給し、石炭と脱硫剤を流動
状態にして０．６〜１．６ＭＰａの加圧下で８００〜９
５０℃の比較的低温で燃焼させている。石炭の燃焼で発
生した熱は熱交換パイプ２ｃで吸収し蒸気タービン発電
機（図示せず）を駆動して発電を行う。燃焼排ガスは燃
焼排ガス流路管３からサイクロン４へ流され粗脱塵され
たのち、サイクロンガス流路管５から精密脱塵装置６を
通過し、ガスタービン発電機（図示せず）を駆動し発電
する。以上のように構成された加圧流動床ボイラは、流
動床内に石灰石やドロマイト等の脱硫剤を使用すること
で、炉内脱硫を行うとともに、比較的低温で燃焼させる
ため、窒素酸化物の発生も低く低公害発電が可能とする
等の特徴を有している。また、加圧燃焼によりボイラが
大幅にコンパクト化できるため省スペース性にも優れる
とともに複合発電による高い発電効率を得ることができ
るいう特徴を有している。
器内に設置した加圧流動床ボイラで石炭を燃焼させ、ボ
イラ内に設置した熱交換パイプから発生する蒸気で駆動
する蒸気タービン発電と、ボイラの燃焼排ガスを利用す
るガスタービン発電とを組み合わせることによって熱効
率を向上させた複合発電方式である。以下従来の加圧流
動床複合発電システムにおける加圧流動床ボイラの運転
方法について、図面を参照しながら説明する。図８は従
来の加圧流動床ボイラの要部構成図である。図８におい
て、１は圧力容器、１ａは圧縮空気流路、２は加圧流動
床ボイラ、２ａは圧力容器１内に配設された空気取り入
れ口、２ｂは燃焼空気流路管、２ｃは熱交換パイプ、３
は燃焼排ガス流路管、４はサイクロン、５はサイクロン
ガス流路管、６は精密脱塵装置である。以上のように構
成された加圧流動床ボイラについて、以下その動作を説
明する。圧力容器１に内設した加圧流動床ボイラ２内に
粒径６ｍｍ以下に調整した石炭と、粒径５ｍｍ程度に調
整した石灰石やドロマイト等の脱硫剤と水をスラリー状
にして入れ、圧縮空気流路１ａから圧縮容器１内に取り
入れた圧縮空気を、空気取り入れ口２ａから燃焼空気流
路２ｂを経てボイラ底部に供給し、石炭と脱硫剤を流動
状態にして０．６〜１．６ＭＰａの加圧下で８００〜９
５０℃の比較的低温で燃焼させている。石炭の燃焼で発
生した熱は熱交換パイプ２ｃで吸収し蒸気タービン発電
機（図示せず）を駆動して発電を行う。燃焼排ガスは燃
焼排ガス流路管３からサイクロン４へ流され粗脱塵され
たのち、サイクロンガス流路管５から精密脱塵装置６を
通過し、ガスタービン発電機（図示せず）を駆動し発電
する。以上のように構成された加圧流動床ボイラは、流
動床内に石灰石やドロマイト等の脱硫剤を使用すること
で、炉内脱硫を行うとともに、比較的低温で燃焼させる
ため、窒素酸化物の発生も低く低公害発電が可能とする
等の特徴を有している。また、加圧燃焼によりボイラが
大幅にコンパクト化できるため省スペース性にも優れる
とともに複合発電による高い発電効率を得ることができ
るいう特徴を有している。
【０００３】しかしながら、上記従来の加圧流動床ボイ
ラにおいては、炭種の違いによってＮＯｘの生成がどう
影響するかは定量化されておらず、脱硝装置の設計等に
おいて過剰な安全率を見込んで設計せざるを得ないとい
う問題点があった。また、石炭を燃料とした加圧流動床
ボイラにおける窒素酸化物の効果的な抑制手法も明確で
はなかった。また、窒素酸化物の生成量は加圧流動床ボ
イラの出力、空気量、ガス温度等の運転条件によって大
きく変動し、特に、石炭の燃焼条件とＮＯｘ生成量との
間には明確な相関が得られていなかったため、ＮＯｘの
制御は運転を複雑にし運転操作の作業が煩雑で作業性に
欠けるという問題点を有していた。さらに、近年では従
来のＮＯｘの他に、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）がオゾン層破
壊や地球温暖化ガスとして注目されており、この抑制が
重要視されている。そこで近年、流動床ボイラの燃焼に
おいて、ＮＯｘやＮ2Ｏの制御を行う検討が種々なされ
ている。例えば、特開平５−１８０４１３号（以下、イ
号公報という）には、流動床ボイラの最底部から順に、
理論燃焼空気量の０．５〜０．８の空気を導入し燃料を
還元ガス化するガス化１次燃焼域と、理論空気量の０．
８〜１．０の空気を導入してガスを一部燃焼させてＮＯ
ｘを分解する２次脱硝燃焼域と、さらに３次空気投入口
から空気を投入し未燃ガスを完全燃焼させてＮ2Ｏ分解
を行う窒素酸化物の抑制方法が開示されている。また、
特開平６−１５９６１４号公報（以下、ロ号公報とい
う）には、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡の破裂
個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出される微
粉の未燃炭素を燃焼させ、流動床表面温度を９００℃〜
１０００℃に上昇してＮ2Ｏを熱分解して除去する窒素
酸化物の抑制方法が開示されている。
ラにおいては、炭種の違いによってＮＯｘの生成がどう
影響するかは定量化されておらず、脱硝装置の設計等に
おいて過剰な安全率を見込んで設計せざるを得ないとい
う問題点があった。また、石炭を燃料とした加圧流動床
ボイラにおける窒素酸化物の効果的な抑制手法も明確で
はなかった。また、窒素酸化物の生成量は加圧流動床ボ
イラの出力、空気量、ガス温度等の運転条件によって大
きく変動し、特に、石炭の燃焼条件とＮＯｘ生成量との
間には明確な相関が得られていなかったため、ＮＯｘの
制御は運転を複雑にし運転操作の作業が煩雑で作業性に
欠けるという問題点を有していた。さらに、近年では従
来のＮＯｘの他に、亜酸化窒素（Ｎ2Ｏ）がオゾン層破
壊や地球温暖化ガスとして注目されており、この抑制が
重要視されている。そこで近年、流動床ボイラの燃焼に
おいて、ＮＯｘやＮ2Ｏの制御を行う検討が種々なされ
ている。例えば、特開平５−１８０４１３号（以下、イ
号公報という）には、流動床ボイラの最底部から順に、
理論燃焼空気量の０．５〜０．８の空気を導入し燃料を
還元ガス化するガス化１次燃焼域と、理論空気量の０．
８〜１．０の空気を導入してガスを一部燃焼させてＮＯ
ｘを分解する２次脱硝燃焼域と、さらに３次空気投入口
から空気を投入し未燃ガスを完全燃焼させてＮ2Ｏ分解
を行う窒素酸化物の抑制方法が開示されている。また、
特開平６−１５９６１４号公報（以下、ロ号公報とい
う）には、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡の破裂
個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出される微
粉の未燃炭素を燃焼させ、流動床表面温度を９００℃〜
１０００℃に上昇してＮ2Ｏを熱分解して除去する窒素
酸化物の抑制方法が開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の流動床ボイラの窒素酸化物の抑制方法は、以下のよう
な課題を有していた。イ号公報での窒素酸化物抑制方法
では、 （１）ガス化１次燃焼域と、２次脱硝燃焼域はいずれも
理論燃焼空気量以下の空気比であり、還元燃焼が行われ
ている。このため、表面に酸化皮膜を形成し耐食性を奏
する従来型の炉材は使用できない。また、石炭に含まれ
る硫黄分が還元されて腐食性の著しく大きい硫化水素が
発生するため、特殊な炉材を必要とし、建設費を圧迫す
るという問題点を有していた。 （２）同様の理由から、熱交換パイプをガス化１次燃焼
域や２次脱硝燃焼域に設置し、燃焼熱を直接発電に利用
することができないため熱効率が劣るとともに、流動床
層高制御による出力制御ができないという問題点を有し
ていた。 （３）さらに、常圧流動床ボイラのため装置が大型化す
るため、省スペース性に劣るとともに、燃焼域を３つに
分けているため各燃焼域での制御が複雑になり、運転作
業が煩雑になり易く、安全性に欠けるという問題点を有
していた。また、ロ号公報での窒素酸化物抑制方法で
は、 （４）流動床表面を９００〜１０００℃の高温にして、
Ｎ2Ｏを熱分解してもフリーボード部より上部で更に気
相反応が進行するため他の窒素酸化物が生成しやすいと
いう問題点を有している。 （５）ノズルがフリーボード部に突き出ており、高温、
高圧雰囲気にさらされるため腐食を受けやすく耐久性に
欠けるため、頻繁な交換等が必要になりメンテナンス性
に欠けるという問題点を有している。 （６）また、ノズルの位置が固定されているので、流動
床の高さを一定に保つ特殊な加圧流動床ボイラでは有効
かもしれないが、一般的な加圧流動床ボイラで採用され
ている流動床の層高変動方式では、所定の効果を奏する
ことができないという問題点を有している。 （７）低負荷時には熱交換パイプが流動床のスプラッシ
ュ部より上に出てしまい、燃焼排ガス温度が著しく下が
ってしまうため、流動床上面に空気を吹きつけても未燃
炭素が燃焼せず、Ｎ2Ｏの熱分解をすることができない
という問題点を有している。 （８）超微粒の石灰石を使用しているため、超微粒の石
灰石調製工程が別途必要となり、多大な労力を必要と
し、設備費や運転費が嵩むとともに、超微粒のため取り
扱いが困難になるという問題点を有している。
の流動床ボイラの窒素酸化物の抑制方法は、以下のよう
な課題を有していた。イ号公報での窒素酸化物抑制方法
では、 （１）ガス化１次燃焼域と、２次脱硝燃焼域はいずれも
理論燃焼空気量以下の空気比であり、還元燃焼が行われ
ている。このため、表面に酸化皮膜を形成し耐食性を奏
する従来型の炉材は使用できない。また、石炭に含まれ
る硫黄分が還元されて腐食性の著しく大きい硫化水素が
発生するため、特殊な炉材を必要とし、建設費を圧迫す
るという問題点を有していた。 （２）同様の理由から、熱交換パイプをガス化１次燃焼
域や２次脱硝燃焼域に設置し、燃焼熱を直接発電に利用
することができないため熱効率が劣るとともに、流動床
層高制御による出力制御ができないという問題点を有し
ていた。 （３）さらに、常圧流動床ボイラのため装置が大型化す
るため、省スペース性に劣るとともに、燃焼域を３つに
分けているため各燃焼域での制御が複雑になり、運転作
業が煩雑になり易く、安全性に欠けるという問題点を有
していた。また、ロ号公報での窒素酸化物抑制方法で
は、 （４）流動床表面を９００〜１０００℃の高温にして、
Ｎ2Ｏを熱分解してもフリーボード部より上部で更に気
相反応が進行するため他の窒素酸化物が生成しやすいと
いう問題点を有している。 （５）ノズルがフリーボード部に突き出ており、高温、
高圧雰囲気にさらされるため腐食を受けやすく耐久性に
欠けるため、頻繁な交換等が必要になりメンテナンス性
に欠けるという問題点を有している。 （６）また、ノズルの位置が固定されているので、流動
床の高さを一定に保つ特殊な加圧流動床ボイラでは有効
かもしれないが、一般的な加圧流動床ボイラで採用され
ている流動床の層高変動方式では、所定の効果を奏する
ことができないという問題点を有している。 （７）低負荷時には熱交換パイプが流動床のスプラッシ
ュ部より上に出てしまい、燃焼排ガス温度が著しく下が
ってしまうため、流動床上面に空気を吹きつけても未燃
炭素が燃焼せず、Ｎ2Ｏの熱分解をすることができない
という問題点を有している。 （８）超微粒の石灰石を使用しているため、超微粒の石
灰石調製工程が別途必要となり、多大な労力を必要と
し、設備費や運転費が嵩むとともに、超微粒のため取り
扱いが困難になるという問題点を有している。
【０００５】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、炭種の違いや運転状況の変化によって変動が大き
く、予測が困難であったＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量を迅速にか
つ正確に予測し、燃焼排ガス温度を制御することによっ
て窒素酸化物の抑制を行うことのできる加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法を提供すること
を目的とする。
で、炭種の違いや運転状況の変化によって変動が大き
く、予測が困難であったＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量を迅速にか
つ正確に予測し、燃焼排ガス温度を制御することによっ
て窒素酸化物の抑制を行うことのできる加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るため、本発明は以下の手段を有している。本発明の請
求項１に記載の加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸
化物の抑制方法は、窒素分を含む燃料を燃焼させる加圧
流動床ボイラにおいて、燃焼排ガスの温度測定手段と、
燃焼排ガス中の酸素分圧測定手段と、燃焼排ガス温度制
御手段と、を備え、前記燃料中の窒素含有量と、燃焼排
ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧により、燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物量のうちＮＯｘ量を（数３）の演算式
で，Ｎ 2 Ｏ量を（数４）の演算式で各々演算し、演算結
果と所定値との比較結果に基づいて燃焼排ガス温度を制
御する構成を有している。
るため、本発明は以下の手段を有している。本発明の請
求項１に記載の加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸
化物の抑制方法は、窒素分を含む燃料を燃焼させる加圧
流動床ボイラにおいて、燃焼排ガスの温度測定手段と、
燃焼排ガス中の酸素分圧測定手段と、燃焼排ガス温度制
御手段と、を備え、前記燃料中の窒素含有量と、燃焼排
ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧により、燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物量のうちＮＯｘ量を（数３）の演算式
で，Ｎ 2 Ｏ量を（数４）の演算式で各々演算し、演算結
果と所定値との比較結果に基づいて燃焼排ガス温度を制
御する構成を有している。
【数３】
【数４】 ここで、Ａ 1 ，Ａ 2 、ΔＥ 1 ，ΔＥ 2 は各々該ボイ
ラの形状によって定まる定数である。 この構成により、
従来、炭種の違いや運転状況の変化によって変動が大き
く、予測が困難であったＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量が、簡単な
測定手段である燃焼排ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素
分圧と、石炭中の窒素含有量と、から容易に予測するこ
とができるとともに、燃焼排ガス温度の制御によって効
果的に燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制を行うことがで
きる作用を有する。特に、従来の分析計器では１０分以
上の時間遅れがあったＮＯｘとＮ 2 Ｏ量が 、この構成に
より、燃焼排ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧と、
石炭中の窒素含有量から迅速かつ高い精度で予測するこ
とが可能となる作用を有する。 また、急激な燃焼状態の
変化によるＮＯｘとＮ 2 Ｏ量の変動も予測できるため、
燃焼排ガス温度を制御することにより、燃焼排ガス中の
窒素酸化物を特に効率的に抑制することができる作用を
有する。ここで、石炭中の窒素含有量は元素分析等によ
り測定される。また、燃焼排ガス温度測定手段としては
熱電対等が用いられ、酸素分圧測定手段としては安定化
ジルコニア等を使用した固体電解質センサが好適に用い
られる。いずれの測定手段も、炉内のフリーボード部、
燃焼排ガス流路、サイクロン出口部等加圧流動床ボイラ
の形式や構造に応じた測定点に配設することができる。
ラの形状によって定まる定数である。 この構成により、
従来、炭種の違いや運転状況の変化によって変動が大き
く、予測が困難であったＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量が、簡単な
測定手段である燃焼排ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素
分圧と、石炭中の窒素含有量と、から容易に予測するこ
とができるとともに、燃焼排ガス温度の制御によって効
果的に燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制を行うことがで
きる作用を有する。特に、従来の分析計器では１０分以
上の時間遅れがあったＮＯｘとＮ 2 Ｏ量が 、この構成に
より、燃焼排ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧と、
石炭中の窒素含有量から迅速かつ高い精度で予測するこ
とが可能となる作用を有する。 また、急激な燃焼状態の
変化によるＮＯｘとＮ 2 Ｏ量の変動も予測できるため、
燃焼排ガス温度を制御することにより、燃焼排ガス中の
窒素酸化物を特に効率的に抑制することができる作用を
有する。ここで、石炭中の窒素含有量は元素分析等によ
り測定される。また、燃焼排ガス温度測定手段としては
熱電対等が用いられ、酸素分圧測定手段としては安定化
ジルコニア等を使用した固体電解質センサが好適に用い
られる。いずれの測定手段も、炉内のフリーボード部、
燃焼排ガス流路、サイクロン出口部等加圧流動床ボイラ
の形式や構造に応じた測定点に配設することができる。
【０００７】演算式（数３）及び（数４）は以下のよう
にして導かれる。加圧流動床内では、一般的に燃焼排ガ
スは１．０ｍ±０．５／ｓ程度の所定の流速で流動床表
面からフリーボードへ流れるため、石炭から発生した揮
発性窒素Ｎは流動床内でなく、フリーボード中で（化
１）の酸化を受け、反応中間体ＮＯ*を生じる。
にして導かれる。加圧流動床内では、一般的に燃焼排ガ
スは１．０ｍ±０．５／ｓ程度の所定の流速で流動床表
面からフリーボードへ流れるため、石炭から発生した揮
発性窒素Ｎは流動床内でなく、フリーボード中で（化
１）の酸化を受け、反応中間体ＮＯ*を生じる。
【化１】さらに反応中間体ＮＯ*は（化２）、（化
３）、（化４）の反応によりＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏを生じ
る。
３）、（化４）の反応によりＮＯ、ＮＯ2、Ｎ2Ｏを生じ
る。
【化２】
【化３】
【化４】なお、粗脱塵装置としてサイクロンを用いた場
合は、サイクロン内で激しい旋回流を発生させているた
め気相反応が完了する。したがって、以上の反応はフリ
ーボード部から燃焼排ガス流路を経て粗脱塵装置の出口
までの間で起こる。（化１）乃至（化４）により、揮発
性窒素ＮからＮＯ*、ＮＯ*からＮＯｘとＮ2Ｏへのそれ
ぞれの転換率は（数５）乃至（数７）のようになる。
合は、サイクロン内で激しい旋回流を発生させているた
め気相反応が完了する。したがって、以上の反応はフリ
ーボード部から燃焼排ガス流路を経て粗脱塵装置の出口
までの間で起こる。（化１）乃至（化４）により、揮発
性窒素ＮからＮＯ*、ＮＯ*からＮＯｘとＮ2Ｏへのそれ
ぞれの転換率は（数５）乃至（数７）のようになる。
【数５】
【数６】
【数７】
【０００８】ここで、反応中間体ＮＯ*からＮＯｘ，Ｎ2
Ｏがそれぞれ生じるので、それぞれの量は（化５）で表
される。
Ｏがそれぞれ生じるので、それぞれの量は（化５）で表
される。
【化５】また、（化５）と（数５）乃至（数７）によ
り、ＮからＮＯｘへの転換率は（数８）のようになる。
り、ＮからＮＯｘへの転換率は（数８）のようになる。
【数８】また、（数５）乃至（数７）より、ＮからＮ2
Ｏへの転換率は（数９）で表される。
Ｏへの転換率は（数９）で表される。
【数９】これらの（数８）と（数９）の式の変形によっ
てＮＯｘ，Ｎ2Ｏの量は（数３）（数４）で表される。
てＮＯｘ，Ｎ2Ｏの量は（数３）（数４）で表される。
【０００９】また、（数８）で求めたＮＯｘへの転換率
予測値と燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素分圧との
関係をグラフで表すと図３のようになる図３に示したよ
うに、酸素分圧が低いほどＮＯｘへの転換率が低く、ま
た、燃焼排ガス温度が６７０℃付近でＮＯｘへの転換率
が最大になることがわかる。従って、燃焼排ガス温度が
６７０℃以上のときは燃焼排ガス温度を下げないで酸素
分圧を下げることでＮＯｘへの転換率の上昇を防ぐこと
ができるという運転指針が得られるという作用を有す
る。また、低負荷時や運転が不安定で燃焼排ガス温度が
６７０℃以下になる条件下では、更に酸素分圧や燃焼排
ガス温度を下げることによってＮＯｘへの転換率を下げ
ることができるという作用を有する。燃焼排ガス温度の
みならず燃焼排ガス中の酸素分圧を下げることでＮＯｘ
への転換率が下がることから、燃焼空気の供給量を変動
させて酸素分圧を下げるか、空気ダクトへの空気量や水
冷管の流水量を変動させて燃焼排ガス温度を上下に変動
させることにより容易に窒素酸化物の生成を抑制できる
という作用を有する。また、（数９）で求めたＮ2Ｏへ
の転換率予測値と燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素
分圧との関係をグラフで表すと図４のようになる。図４
に示したように、温度が高くなるにつれＮ2Ｏへの転換
率が低く、また、酸素分圧が低いほどＮ2Ｏへの転換率
が低いことがわかる。従って、燃焼排ガス温度を上昇さ
せるか、燃焼空気量を減らして酸素分圧を下げることに
よりＮ2Ｏの発生が抑制できるという運転指針が得られ
るという作用を有する。
予測値と燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素分圧との
関係をグラフで表すと図３のようになる図３に示したよ
うに、酸素分圧が低いほどＮＯｘへの転換率が低く、ま
た、燃焼排ガス温度が６７０℃付近でＮＯｘへの転換率
が最大になることがわかる。従って、燃焼排ガス温度が
６７０℃以上のときは燃焼排ガス温度を下げないで酸素
分圧を下げることでＮＯｘへの転換率の上昇を防ぐこと
ができるという運転指針が得られるという作用を有す
る。また、低負荷時や運転が不安定で燃焼排ガス温度が
６７０℃以下になる条件下では、更に酸素分圧や燃焼排
ガス温度を下げることによってＮＯｘへの転換率を下げ
ることができるという作用を有する。燃焼排ガス温度の
みならず燃焼排ガス中の酸素分圧を下げることでＮＯｘ
への転換率が下がることから、燃焼空気の供給量を変動
させて酸素分圧を下げるか、空気ダクトへの空気量や水
冷管の流水量を変動させて燃焼排ガス温度を上下に変動
させることにより容易に窒素酸化物の生成を抑制できる
という作用を有する。また、（数９）で求めたＮ2Ｏへ
の転換率予測値と燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素
分圧との関係をグラフで表すと図４のようになる。図４
に示したように、温度が高くなるにつれＮ2Ｏへの転換
率が低く、また、酸素分圧が低いほどＮ2Ｏへの転換率
が低いことがわかる。従って、燃焼排ガス温度を上昇さ
せるか、燃焼空気量を減らして酸素分圧を下げることに
よりＮ2Ｏの発生が抑制できるという運転指針が得られ
るという作用を有する。
【００１０】本発明の請求項２に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１に
記載の発明において、前記燃焼排ガス温度制御手段が、
前記加圧流動床ボイラに１乃至複数箇所配設され、前記
加圧流動床ボイラのフリーボード乃至燃焼排ガス流路に
空気等のガスを注入する空気ダクトである構成を有して
いる。この構成によりボイラ内の燃焼状態の変化に応
じ、空気ダクトからの空気供給量を調整することで燃焼
排ガス温度制御を行うことができるという作用を有す
る。特に低負荷時に燃焼排ガス温度温度を下げることで
ＮＯｘの抑制をすることができるという作用を有する。
ここで、空気ダクトとしては、圧力容器内に配設した加
圧流動床ボイラに燃焼空気を供給する燃焼空気供給管の
一部を分岐すると、既存の設備の小規模改良で対応でき
るとともに、燃焼排ガス中の酸素分圧を変化させずに燃
焼排ガス温度だけを制御することができるので好まし
い。また、必要に応じて圧力容器外に別途ガス供給装置
を設置してもよく、空気ダクトには空気以外にも窒素や
蒸気、ガスタービン出口ガス等も使用する事ができる。
燃焼空気供給管の一部を分岐して空気ダクトに流入させ
る場合の空気量は、全燃焼空気量の０〜２０％好ましく
は０〜１５％である。空気量が１５％より多くなるにつ
れ燃焼空気が不足し、流動床内が還元雰囲気になり易い
傾向が生じ易く、炉内や熱交換パイプが腐食したり、脱
硫が効果的に行われないとともに、流動床内を通過する
空気量が減少することにより、流動不良が起こる傾向を
生じ、２０％より多くなるとこの傾向が著しいのでさら
に好ましくない。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１に
記載の発明において、前記燃焼排ガス温度制御手段が、
前記加圧流動床ボイラに１乃至複数箇所配設され、前記
加圧流動床ボイラのフリーボード乃至燃焼排ガス流路に
空気等のガスを注入する空気ダクトである構成を有して
いる。この構成によりボイラ内の燃焼状態の変化に応
じ、空気ダクトからの空気供給量を調整することで燃焼
排ガス温度制御を行うことができるという作用を有す
る。特に低負荷時に燃焼排ガス温度温度を下げることで
ＮＯｘの抑制をすることができるという作用を有する。
ここで、空気ダクトとしては、圧力容器内に配設した加
圧流動床ボイラに燃焼空気を供給する燃焼空気供給管の
一部を分岐すると、既存の設備の小規模改良で対応でき
るとともに、燃焼排ガス中の酸素分圧を変化させずに燃
焼排ガス温度だけを制御することができるので好まし
い。また、必要に応じて圧力容器外に別途ガス供給装置
を設置してもよく、空気ダクトには空気以外にも窒素や
蒸気、ガスタービン出口ガス等も使用する事ができる。
燃焼空気供給管の一部を分岐して空気ダクトに流入させ
る場合の空気量は、全燃焼空気量の０〜２０％好ましく
は０〜１５％である。空気量が１５％より多くなるにつ
れ燃焼空気が不足し、流動床内が還元雰囲気になり易い
傾向が生じ易く、炉内や熱交換パイプが腐食したり、脱
硫が効果的に行われないとともに、流動床内を通過する
空気量が減少することにより、流動不良が起こる傾向を
生じ、２０％より多くなるとこの傾向が著しいのでさら
に好ましくない。
【００１１】本発明の請求項３に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１に
記載の発明において、前記燃焼排ガス温度制御手段が、
加圧流動床ボイラに周設された水冷管と、前記水冷管へ
の給水管と、前記水冷管の流出管と、前記流出管と接続
された熱交換パイプと、前記給水管と前記流出管に接続
された分水管とを備え、前記分水管の流量を制御するも
のである構成を有している。この構成により、分水管流
量を制御することで水冷管の水量を調整することがで
き、フリーボード部分の温度を制御することによって燃
焼排ガス温度を制御することができ、その結果、窒素酸
化物の抑制ができる作用を有する。特に高負荷時に分水
管流量を上げることで水冷管の流量を下げてフリーボー
ド部の温度を高く維持することができるため、ＮＯｘ及
びＮ2Ｏの増加を抑制することができるという作用を有
する。ここで、高負荷時の分水管流量としては全水量の
４〜１５％好ましくは４〜２０％が用いられる。分水管
水量が４％より少なくなるにつれ燃焼排ガス温度が低下
する傾向を生じるため好ましくなく、また、１５％より
多くなると水冷管中の水量が少なくなるため、一部が蒸
気になり熱交換パイプに蒸気が混入し制御が困難になる
傾向を生じるのでいずれも好ましくない。また、低負荷
時の分水管流量としては０〜１０％好ましくは０〜５％
である。分水管水量が５％より多くなるにつれ燃焼排ガ
ス温度が上昇する傾向を生じるため好ましくなく、ま
た、１０％より多くなるとこの傾向が著しくなるので好
ましくない。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１に
記載の発明において、前記燃焼排ガス温度制御手段が、
加圧流動床ボイラに周設された水冷管と、前記水冷管へ
の給水管と、前記水冷管の流出管と、前記流出管と接続
された熱交換パイプと、前記給水管と前記流出管に接続
された分水管とを備え、前記分水管の流量を制御するも
のである構成を有している。この構成により、分水管流
量を制御することで水冷管の水量を調整することがで
き、フリーボード部分の温度を制御することによって燃
焼排ガス温度を制御することができ、その結果、窒素酸
化物の抑制ができる作用を有する。特に高負荷時に分水
管流量を上げることで水冷管の流量を下げてフリーボー
ド部の温度を高く維持することができるため、ＮＯｘ及
びＮ2Ｏの増加を抑制することができるという作用を有
する。ここで、高負荷時の分水管流量としては全水量の
４〜１５％好ましくは４〜２０％が用いられる。分水管
水量が４％より少なくなるにつれ燃焼排ガス温度が低下
する傾向を生じるため好ましくなく、また、１５％より
多くなると水冷管中の水量が少なくなるため、一部が蒸
気になり熱交換パイプに蒸気が混入し制御が困難になる
傾向を生じるのでいずれも好ましくない。また、低負荷
時の分水管流量としては０〜１０％好ましくは０〜５％
である。分水管水量が５％より多くなるにつれ燃焼排ガ
ス温度が上昇する傾向を生じるため好ましくなく、ま
た、１０％より多くなるとこの傾向が著しくなるので好
ましくない。
【００１２】本発明の請求項４に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の発明において、前記流動床
内の空気比が理論燃焼空気の１．０〜１．６好ましくは
１．０〜１．２の酸化雰囲気である構成を有している。
この構成により、炉材を酸化皮膜で保護することができ
るため特殊な材料を使用する必要がないとともに、石炭
中の硫黄分が還元されないため、腐食性の強い硫化水素
が発生しないため炉材等の腐食を防止できるという作用
を有する。また、石炭中の炭素分の燃焼が効率よく行わ
れ、熱効率に優れるとともに、未燃焼の炭素がフリーボ
ード中に揮散し、流動床内で燃焼する炭素量が減少した
り粗脱塵装置等の内部で燃焼し熱量がロスすることも防
止できるという作用を有する。ここで空気比が理論空気
量の１．０より小さくなるにつれ流動床内が還元雰囲気
となって腐食性の硫化水素が発生する傾向を生じ、１．
２より大きくなるにつれ、流動床内での酸化により、窒
素分が窒素酸化物に転換しやすくなり、窒素酸化物濃度
が上昇しやすくなる傾向を生じるのでいずれも好ましく
ない。また、空気比が理論空気量の１．６より大きくな
るとこの傾向が著しくなるので、更に好ましくない。以
下、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら
説明する。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法は、請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の発明において、前記流動床
内の空気比が理論燃焼空気の１．０〜１．６好ましくは
１．０〜１．２の酸化雰囲気である構成を有している。
この構成により、炉材を酸化皮膜で保護することができ
るため特殊な材料を使用する必要がないとともに、石炭
中の硫黄分が還元されないため、腐食性の強い硫化水素
が発生しないため炉材等の腐食を防止できるという作用
を有する。また、石炭中の炭素分の燃焼が効率よく行わ
れ、熱効率に優れるとともに、未燃焼の炭素がフリーボ
ード中に揮散し、流動床内で燃焼する炭素量が減少した
り粗脱塵装置等の内部で燃焼し熱量がロスすることも防
止できるという作用を有する。ここで空気比が理論空気
量の１．０より小さくなるにつれ流動床内が還元雰囲気
となって腐食性の硫化水素が発生する傾向を生じ、１．
２より大きくなるにつれ、流動床内での酸化により、窒
素分が窒素酸化物に転換しやすくなり、窒素酸化物濃度
が上昇しやすくなる傾向を生じるのでいずれも好ましく
ない。また、空気比が理論空気量の１．６より大きくな
るとこの傾向が著しくなるので、更に好ましくない。以
下、本発明の実施の形態の具体例を図面を参照しながら
説明する。
【００１３】
【発明の実施の形態】（実施の形態１） 図１は本発明の実施の形態１における加圧流動床ボイラ
の要部構成図である。図１において、７は７１メガワッ
ト加圧流動床複合発電システムでの１００％負荷時の流
動床のスプラッシュ部より１．７ｍ上方に１乃至複数箇
所形成された空気ダクトへの空気流路管、８はサイクロ
ン入口付近に配設された燃焼排ガス温度測定手段、９は
燃焼排ガス温度測定手段に併設された燃焼排ガス中の酸
素分圧測定手段、１０はコントローラ、１１ａ，１１ｂ
はバルブ制御信号、１２ａは圧縮空気流路１ａの空気流
量の制御バルブ、１２ｂは空気ダクト７への空気流量の
制御バルブである。圧力容器１、加圧流動床ボイラ２、
空気取り入れ口２ａ、燃焼空気流路２ｂ、熱交換パイプ
２ｃ、燃焼排ガス流路３、サイクロン４、サイクロンガ
ス流路５、精密脱塵装置６は従来例と同様のものなので
同じ符号を付して説明を省略する。以上のように構成さ
れた加圧流動床ボイラについて、以下その動作を説明す
る。石炭中の窒素分と、燃焼排ガス温度測定手段８から
得られた燃焼排ガス温度Ｔと、酸素分圧測定手段９から
得られた酸素分圧Ｐｏ2と、がコントローラ１０に送ら
れる。コントローラ１０では検出された各々の測定値か
らＮＯｘと、Ｎ2Ｏの発生量を演算し、所定値になるよ
うに制御バルブ１２ａや１２ｂに対して制御信号１１ａ
や１１ｂを送る。制御バルブ１２ａを流動床が還元雰囲
気にならない条件、すなわち理論燃焼空気の１倍以上の
範囲で絞り酸素分圧を下げることにより、また制御バル
ブ１２ｂを開くことにより流動床温度より低い温度の空
気をフリーボード中に流入し最終酸素分圧を変化させず
に燃焼排ガス温度を下げるか、逆に制御バルブ１２ｂを
閉じることにより最終酸素分圧を変化させずに燃焼排ガ
ス温度を上昇させることにより、ＮＯｘと、Ｎ2Ｏの発
生を抑制することができる。なお、本実施の形態では空
気ダクトを燃焼用空気供給管から分岐させた空気供給管
を使用したが、圧力容器外に設けた空気供給装置を利用
してもよく、ガスタービン出口ガスや窒素ガス等も使用
することができる。また、制御バルブ１２ａを設置する
代わりに、ガスタービンの排ガスによる圧力容器１の空
気圧を調整してもよい。
の要部構成図である。図１において、７は７１メガワッ
ト加圧流動床複合発電システムでの１００％負荷時の流
動床のスプラッシュ部より１．７ｍ上方に１乃至複数箇
所形成された空気ダクトへの空気流路管、８はサイクロ
ン入口付近に配設された燃焼排ガス温度測定手段、９は
燃焼排ガス温度測定手段に併設された燃焼排ガス中の酸
素分圧測定手段、１０はコントローラ、１１ａ，１１ｂ
はバルブ制御信号、１２ａは圧縮空気流路１ａの空気流
量の制御バルブ、１２ｂは空気ダクト７への空気流量の
制御バルブである。圧力容器１、加圧流動床ボイラ２、
空気取り入れ口２ａ、燃焼空気流路２ｂ、熱交換パイプ
２ｃ、燃焼排ガス流路３、サイクロン４、サイクロンガ
ス流路５、精密脱塵装置６は従来例と同様のものなので
同じ符号を付して説明を省略する。以上のように構成さ
れた加圧流動床ボイラについて、以下その動作を説明す
る。石炭中の窒素分と、燃焼排ガス温度測定手段８から
得られた燃焼排ガス温度Ｔと、酸素分圧測定手段９から
得られた酸素分圧Ｐｏ2と、がコントローラ１０に送ら
れる。コントローラ１０では検出された各々の測定値か
らＮＯｘと、Ｎ2Ｏの発生量を演算し、所定値になるよ
うに制御バルブ１２ａや１２ｂに対して制御信号１１ａ
や１１ｂを送る。制御バルブ１２ａを流動床が還元雰囲
気にならない条件、すなわち理論燃焼空気の１倍以上の
範囲で絞り酸素分圧を下げることにより、また制御バル
ブ１２ｂを開くことにより流動床温度より低い温度の空
気をフリーボード中に流入し最終酸素分圧を変化させず
に燃焼排ガス温度を下げるか、逆に制御バルブ１２ｂを
閉じることにより最終酸素分圧を変化させずに燃焼排ガ
ス温度を上昇させることにより、ＮＯｘと、Ｎ2Ｏの発
生を抑制することができる。なお、本実施の形態では空
気ダクトを燃焼用空気供給管から分岐させた空気供給管
を使用したが、圧力容器外に設けた空気供給装置を利用
してもよく、ガスタービン出口ガスや窒素ガス等も使用
することができる。また、制御バルブ１２ａを設置する
代わりに、ガスタービンの排ガスによる圧力容器１の空
気圧を調整してもよい。
【００１４】（実施の形態２） 図２は本発明の実施の形態２における加圧流動床ボイラ
の要部構成図である。図２において、１３は加圧流動床
ボイラに周設された水冷管、１４は水冷管１３への給水
管、１５は水冷管１３の流出管、１６は給水管１４と流
出管１５の間に接続された分水管、１６ａは分水管水量
制御バルブ、１７は燃焼排ガス温度や系内の酸素分圧に
より分水管に流れる水量や燃焼空気量を制御するコント
ローラ、１８はバルブ制御信号である。圧力容器１、圧
縮空気流路１ａ、加圧流動床ボイラ２、空気取り入れ口
２ａ、燃焼空気流路２ｂ、熱交換パイプ２ｃ、燃焼排ガ
ス流路３、サイクロン４、サイクロンガス流路５、精密
脱塵装置６、燃焼排ガス温度測定手段８、燃焼排ガス中
の酸素分圧測定手段９、制御バルブ１２ａは本発明の実
施の形態１と同様のものなので同じ符号を付して説明を
省略する。本実施の形態の加圧流動床ボイラが実施例１
と異なるのは、給水管１４と流出管１５の間に接続され
た分水管１６、分水管水量制御バルブ１６ａ及び分水管
の水量を制御するコントローラ１７を有している点であ
る。以上のように構成された加圧流動床ボイラについ
て、以下その動作を説明する。石炭中の窒素分と、燃焼
排ガス温度測定手段８から得られた燃焼排ガス温度Ｔ
と、酸素分圧測定手段９から得られた酸素分圧Ｐｏ
2と、がバルブ制御信号用としてコントローラ１７に送
られる。コントローラ１７では検出された各々の測定値
からＮＯｘと、Ｎ2Ｏの生成量を演算し、燃焼排ガス温
度が所定値になるように分水管水量制御バルブ１６ａに
対してバルブ制御信号１８を送る。分水管水量制御バル
ブ１６ａが開いた時には水冷管に流入する水量が減り、
炉壁温度が上昇し燃焼排ガス温度を上昇させるととも
に、熱交換パイプに流れる水温度が下がる。逆に分水管
水量制御バルブ１６ａが閉じた場合は燃焼排ガス温度が
下降する。以上のようにして燃焼排ガス温度を制御する
ことができ、ＮＯｘと、Ｎ2 Ｏの抑制を行うことができ
る。なお、実施の形態１と同様にして制御バルブ１２ａ
をも制御し酸素分圧を下げることにより更に窒素酸化物
の生成を抑制することができる。
の要部構成図である。図２において、１３は加圧流動床
ボイラに周設された水冷管、１４は水冷管１３への給水
管、１５は水冷管１３の流出管、１６は給水管１４と流
出管１５の間に接続された分水管、１６ａは分水管水量
制御バルブ、１７は燃焼排ガス温度や系内の酸素分圧に
より分水管に流れる水量や燃焼空気量を制御するコント
ローラ、１８はバルブ制御信号である。圧力容器１、圧
縮空気流路１ａ、加圧流動床ボイラ２、空気取り入れ口
２ａ、燃焼空気流路２ｂ、熱交換パイプ２ｃ、燃焼排ガ
ス流路３、サイクロン４、サイクロンガス流路５、精密
脱塵装置６、燃焼排ガス温度測定手段８、燃焼排ガス中
の酸素分圧測定手段９、制御バルブ１２ａは本発明の実
施の形態１と同様のものなので同じ符号を付して説明を
省略する。本実施の形態の加圧流動床ボイラが実施例１
と異なるのは、給水管１４と流出管１５の間に接続され
た分水管１６、分水管水量制御バルブ１６ａ及び分水管
の水量を制御するコントローラ１７を有している点であ
る。以上のように構成された加圧流動床ボイラについ
て、以下その動作を説明する。石炭中の窒素分と、燃焼
排ガス温度測定手段８から得られた燃焼排ガス温度Ｔ
と、酸素分圧測定手段９から得られた酸素分圧Ｐｏ
2と、がバルブ制御信号用としてコントローラ１７に送
られる。コントローラ１７では検出された各々の測定値
からＮＯｘと、Ｎ2Ｏの生成量を演算し、燃焼排ガス温
度が所定値になるように分水管水量制御バルブ１６ａに
対してバルブ制御信号１８を送る。分水管水量制御バル
ブ１６ａが開いた時には水冷管に流入する水量が減り、
炉壁温度が上昇し燃焼排ガス温度を上昇させるととも
に、熱交換パイプに流れる水温度が下がる。逆に分水管
水量制御バルブ１６ａが閉じた場合は燃焼排ガス温度が
下降する。以上のようにして燃焼排ガス温度を制御する
ことができ、ＮＯｘと、Ｎ2 Ｏの抑制を行うことができ
る。なお、実施の形態１と同様にして制御バルブ１２ａ
をも制御し酸素分圧を下げることにより更に窒素酸化物
の生成を抑制することができる。
【００１５】
【実施例】（実施例１） ７１メガワット加圧流動床複合発電システムで、窒素含
有率の異なる数種の石炭について（数８）で求めたＮか
らＮＯｘへの転換率予測値と実測値との関係をグラフで
表すと図５のようになった。この図５から分かるよう
に、特殊な運転条件である酸素分圧が高いときは実測値
の方が高い転換率を示すが、転換率０．１０程度までは
ほぼ実測値と一致していることがわかった。このことか
ら実測には時間がかかりすぎていたＮＯｘへの転換率が
簡単な測定手段である燃焼排ガスの温度と酸素分圧の測
定によって正確に予測することができることがわかっ
た。
有率の異なる数種の石炭について（数８）で求めたＮか
らＮＯｘへの転換率予測値と実測値との関係をグラフで
表すと図５のようになった。この図５から分かるよう
に、特殊な運転条件である酸素分圧が高いときは実測値
の方が高い転換率を示すが、転換率０．１０程度までは
ほぼ実測値と一致していることがわかった。このことか
ら実測には時間がかかりすぎていたＮＯｘへの転換率が
簡単な測定手段である燃焼排ガスの温度と酸素分圧の測
定によって正確に予測することができることがわかっ
た。
【００１６】（実施例２） ７１メガワット加圧流動床複合発電システムで、各種運
転条件でＮ2Ｏへの転換率と燃焼排ガス温度と燃焼排ガ
ス中の酸素分圧との関係をグラフで表すと図６のように
なった。この図６から分かるように、燃焼排ガス温度を
上げ酸素分圧を下げるようにするとＮ2Ｏへの転換率を
低く押さえるができることがわかった。
転条件でＮ2Ｏへの転換率と燃焼排ガス温度と燃焼排ガ
ス中の酸素分圧との関係をグラフで表すと図６のように
なった。この図６から分かるように、燃焼排ガス温度を
上げ酸素分圧を下げるようにするとＮ2Ｏへの転換率を
低く押さえるができることがわかった。
【００１７】（実施例３） ７１メガワット加圧流動床複合発電システムで、５秒ご
とに測定した燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素分圧
から（数８）で求めたＮからＮＯｘへの転換率予測値と
ＮＯｘ濃度の実測値の経時変化をグラフで表すと図７の
ようになった。このグラフから予測転換率と実際の濃度
とが極めて高い相関を示すことがわかった。このことか
ら従来は１０分以上かかっていたＮＯｘ量の測定が迅速
かつ正確に行えることが分かった。また、これにより急
激な運転状況の変動にも対応したＮＯｘの制御が行える
ことが確認された。これにより脱硝装置に必要なアンモ
ニア量を適格にコントロールすることを可能にすること
ができ脱硝装置に負荷をかけずにＮＯｘを９０％以上脱
硝できることがわかった。
とに測定した燃焼排ガス温度と燃焼排ガス中の酸素分圧
から（数８）で求めたＮからＮＯｘへの転換率予測値と
ＮＯｘ濃度の実測値の経時変化をグラフで表すと図７の
ようになった。このグラフから予測転換率と実際の濃度
とが極めて高い相関を示すことがわかった。このことか
ら従来は１０分以上かかっていたＮＯｘ量の測定が迅速
かつ正確に行えることが分かった。また、これにより急
激な運転状況の変動にも対応したＮＯｘの制御が行える
ことが確認された。これにより脱硝装置に必要なアンモ
ニア量を適格にコントロールすることを可能にすること
ができ脱硝装置に負荷をかけずにＮＯｘを９０％以上脱
硝できることがわかった。
【００１８】
【発明の効果】本発明の請求項１に記載の加圧流動床ボ
イラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば ａ．従来、炭種の違いや燃焼条件の変化によって変動が
大きく、予測が困難であり、実測には時間がかかってい
たＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量が、簡単な測定手段である燃焼排
ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧と、石炭中の窒素
含有量と、から容易に予測することができるとともに、
燃焼排ガス温度の制御によって効果的に燃焼排ガス中の
窒素酸化物の抑制を行うことができる。また、この予測
により適格な運転制御を極めて容易に行うことができ、
作業性に優れる。
イラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば ａ．従来、炭種の違いや燃焼条件の変化によって変動が
大きく、予測が困難であり、実測には時間がかかってい
たＮＯｘ、Ｎ2Ｏの量が、簡単な測定手段である燃焼排
ガス温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧と、石炭中の窒素
含有量と、から容易に予測することができるとともに、
燃焼排ガス温度の制御によって効果的に燃焼排ガス中の
窒素酸化物の抑制を行うことができる。また、この予測
により適格な運転制御を極めて容易に行うことができ、
作業性に優れる。
【００１９】ｂ．従来の分析計器では１０分以上の時間
遅れがあったＮＯｘとＮ2Ｏ量が、燃焼排ガス温度と、
燃焼排ガス中の酸素分圧と、石炭中の窒素含有量から１
秒以下の短時間で、かつ高い精度で予測することが可能
となるので、運転管理を著しく容易にし安全性を高める
ことができる。 ｃ．急激な燃焼状態の変化によるＮＯｘとＮ2Ｏの量の
変動も予測できるため、燃焼排ガス温度を制御すること
により、燃焼排ガス中の窒素酸化物を特に効率的に抑制
することができる。 ｄ．燃焼排ガス温度が６７０℃以上のときは燃焼排ガス
温度を下げずに酸素分圧を下方に調整することでＮＯｘ
への転換率の上昇を極めて効果的に防ぐことができる。 ｅ．低負荷時や運転が不安定で燃焼排ガス温度が６７０
℃以下になる条件下では、更に燃焼排ガス温度を下げる
か酸素分圧を下げることによってＮＯｘへの転換率を下
げることができる。
遅れがあったＮＯｘとＮ2Ｏ量が、燃焼排ガス温度と、
燃焼排ガス中の酸素分圧と、石炭中の窒素含有量から１
秒以下の短時間で、かつ高い精度で予測することが可能
となるので、運転管理を著しく容易にし安全性を高める
ことができる。 ｃ．急激な燃焼状態の変化によるＮＯｘとＮ2Ｏの量の
変動も予測できるため、燃焼排ガス温度を制御すること
により、燃焼排ガス中の窒素酸化物を特に効率的に抑制
することができる。 ｄ．燃焼排ガス温度が６７０℃以上のときは燃焼排ガス
温度を下げずに酸素分圧を下方に調整することでＮＯｘ
への転換率の上昇を極めて効果的に防ぐことができる。 ｅ．低負荷時や運転が不安定で燃焼排ガス温度が６７０
℃以下になる条件下では、更に燃焼排ガス温度を下げる
か酸素分圧を下げることによってＮＯｘへの転換率を下
げることができる。
【００２０】本発明の請求項２に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１に記載の発明の効果に加えて、 ｆ．ボイラ内の燃焼状態の変化に応じ、燃焼排ガス温度
制御を行うことができる。特に低負荷時に燃焼排ガス温
度温度を下げることでＮＯｘの抑制をすることができ
る。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１に記載の発明の効果に加えて、 ｆ．ボイラ内の燃焼状態の変化に応じ、燃焼排ガス温度
制御を行うことができる。特に低負荷時に燃焼排ガス温
度温度を下げることでＮＯｘの抑制をすることができ
る。
【００２１】本発明の請求項３に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１又は２に記載の発明の効果に加えて ｇ．分水管流量を制御することで水冷管の水量を調整す
ることができ、フリーボード部分の温度を制御すること
によって燃焼排ガス温度を制御することができ、窒素酸
化物の抑制ができる作用を有する。特に高負荷時に分水
管流量を上げることで冷却管の流量を下げてフリーボー
ド部の温度を高く維持することができるため、ＮＯｘ及
びＮ2Ｏの増加を抑制することができる。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１又は２に記載の発明の効果に加えて ｇ．分水管流量を制御することで水冷管の水量を調整す
ることができ、フリーボード部分の温度を制御すること
によって燃焼排ガス温度を制御することができ、窒素酸
化物の抑制ができる作用を有する。特に高負荷時に分水
管流量を上げることで冷却管の流量を下げてフリーボー
ド部の温度を高く維持することができるため、ＮＯｘ及
びＮ2Ｏの増加を抑制することができる。
【００２２】本発明の請求項４に記載の加圧流動床ボイ
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１乃至３に記載の発明の効果に加えて、 ｈ．炉材を酸化皮膜で保護することができるため特殊な
材料を使用する必要がないとともに、石炭中の硫黄分が
還元されないため、腐食性の強い硫化水素が発生せず、
腐食を防止できる。 ｉ．石炭中の炭素分の燃焼が効率よく行われ、熱効率に
優れるとともに、未燃焼の炭素がフリーボード中に揮散
し、流動床内で燃焼する炭素量が減少したり粗脱塵装置
等の内部で燃焼し熱量がロスすることも防止できる。
ラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法によれば、請求
項１乃至３に記載の発明の効果に加えて、 ｈ．炉材を酸化皮膜で保護することができるため特殊な
材料を使用する必要がないとともに、石炭中の硫黄分が
還元されないため、腐食性の強い硫化水素が発生せず、
腐食を防止できる。 ｉ．石炭中の炭素分の燃焼が効率よく行われ、熱効率に
優れるとともに、未燃焼の炭素がフリーボード中に揮散
し、流動床内で燃焼する炭素量が減少したり粗脱塵装置
等の内部で燃焼し熱量がロスすることも防止できる。
【図１】本発明の実施の形態１における加圧流動床ボイ
ラの要部構成図
ラの要部構成図
【図２】本発明の実施の形態２における加圧流動床ボイ
ラの要部構成図
ラの要部構成図
【図３】ＮＯｘへの転換率予測値と燃焼排ガス温度と燃
焼排ガス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
焼排ガス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
【図４】Ｎ2Ｏへの転換率予測値と燃焼排ガス温度と燃
焼排ガス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
焼排ガス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
【図５】ＮＯｘへの転換率予測値と実測値との関係を表
すグラフ
すグラフ
【図６】Ｎ22 への転換率と燃焼排ガス温度と燃焼排ガ
ス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
ス中の酸素分圧との関係を表すグラフ
【図７】ＮＯｘへの転換率の予測値とＮＯｘ濃度の実測
値の経時変化を表すグラフ
値の経時変化を表すグラフ
【図８】従来の加圧流動床ボイラの要部構成図
１ 圧力容器 １ａ 圧縮空気流路 ２ 加圧流動床ボイラ ２ａ 空気取り入れ口 ２ｂ 燃焼空気流路 ２ｃ 熱交換パイプ ３ 燃焼排ガス流路 ４ サイクロン ５ サイクロンガス流路 ６ 精密脱塵装置 ７ 空気ダクト ８ 燃焼排ガス温度測定手段 ９ 酸素分圧測定手段 １０ コントローラ １１ａ，１１ｂ 制御信号 １２ａ，１２ｂ 制御バルブ １３ 水冷管 １４ 給水管 １５ 流出管 １６ 分水管 １６ａ 分水量制御バルブ １７ コントローラ １８ 制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−121731（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−155105（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/00 F23C 10/16 F23C 10/28
Claims (4)
- 【請求項１】 窒素分を含む燃料を燃焼させる加圧流動
床ボイラにおいて、燃焼排ガスの温度測定手段と、燃焼
排ガス中の酸素分圧測定手段と、燃焼排ガス温度制御手
段と、を備え、前記燃料中の窒素含有量と、燃焼排ガス
温度と、燃焼排ガス中の酸素分圧により、燃焼排ガス中
の窒素酸化物量のうちＮＯｘ量を（数１）の演算式で，
Ｎ 2 Ｏ量を（数２）の演算式で各々演算し、演算結果と
所定値との比較結果に基づいて燃焼排ガス温度を制御す
ることを特徴とする加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒
素酸化物の抑制方法。【数１】 【数２】 - 【請求項２】 前記燃焼排ガス温度制御手段が、前記加
圧流動床ボイラに１乃至複数箇所配設され、前記加圧流
動床ボイラのフリーボード乃至燃焼排ガス流路に空気等
のガスを注入する空気ダクトであることを特徴とする請
求項１に記載の加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸
化物の抑制方法。 - 【請求項３】 前記燃焼排ガス温度制御手段が、加圧流
動床ボイラに周設された水冷管と、前記水冷管への給水
管と、前記水冷管の流出管と、前記流出管と接続された
炉内熱交換パイプと、前記給水管と前記流出管に接続さ
れた分水管とを備え、前記分水管の流量を制御するもの
であることを特徴とする請求項１に記載の加圧流動床ボ
イラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法。 - 【請求項４】 前記流動床内の空気比が理論燃焼空気の
１．０〜１．６好ましくは１．０〜１．２の酸化雰囲気
であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項
に記載の加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の
抑制方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314520A JP3041263B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9314520A JP3041263B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11132413A JPH11132413A (ja) | 1999-05-21 |
| JP3041263B2 true JP3041263B2 (ja) | 2000-05-15 |
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ID=18054279
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9314520A Expired - Fee Related JP3041263B2 (ja) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | 加圧流動床ボイラ燃焼排ガス中の窒素酸化物の抑制方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3041263B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100717395B1 (ko) | 2006-06-03 | 2007-05-11 | 대림로얄보일러 주식회사 | 엘엔지를 사용하는 산업용 보일러의 배기가스 분석기를이용한 자동 연소조절 시스템 |
| JP5202560B2 (ja) * | 2010-03-15 | 2013-06-05 | 中国電力株式会社 | 多炭種燃焼試験時の加圧流動床複合発電プラントの運転方法及び運転管理装置 |
-
1997
- 1997-10-29 JP JP9314520A patent/JP3041263B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH11132413A (ja) | 1999-05-21 |
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