JP3663715B2 - 循環流動層ボイラ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は循環流動層ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、未利用エネルギーの有効利用の観点から、都市ゴミを粉砕し、カルシウム等を加えて１０〜２０ｍｍ程度の柱状チップに固めて乾燥したゴミ生成燃料ＲＤＦ（Ｒｅｆｕｓｅ ｄｅｒｉｖｅｄ ｆｕｅｌ）を製造する技術が開発されており、前記ゴミ生成燃料を流動層ボイラに利用することが考えられるようになってきている。
【０００３】
図２は前記ゴミ生成燃料を用いた循環流動層ボイラの一例を示すもので、水冷壁１ａにより形成された火炉１の底部に、空気分散板２が設けられており、該空気分散板２上に燃料ラインＷを介して投入されたゴミ生成燃料を、前記空気分散板２から吹出される一次空気Ａにより灰や石灰石等からなるベッド材３と共に流動化させながら燃焼させ、図示しない発電用蒸気タービン等に供給する蒸気を発生させるようにしてある。
【０００４】
前記空気分散板２から吹出される一次空気Ａは、押込通風機（ＦＤＦ）６及び空気予熱器７を備えて前記火炉１の下部に接続された空気ライン９により調節弁８を介して供給されるようになっている。
【０００５】
更に、前記火炉１の上部には、火炉１内での燃焼により発生した排ガスを導き得るようサイクロン４が接続されており、前記排ガスによって吹き上げられた燃焼灰や未燃分等を含むベッド材３が前記サイクロン４で捕集され、該サイクロン４で捕集されたベッド材３は、サイクロン４下部の垂直なベッド材落下管４ａから灰再循環装置（Ｊ−バルブ等）５を介して前記火炉１の底部に循環されるようになっている。
【０００６】
ここで、前記灰再循環装置５は、一般的にサイクロン４下部の圧力よりも火炉１内下部の圧力の方が高くなっていることを考慮し、この状態において、火炉１内の排ガスがサイクロン４下部のベッド材落下管４ａ側に流れ込むことを防止し、且つサイクロン４で分離されたベッド材３を火炉１内に確実に流下させて戻し得るよう形成してある。
【０００７】
一方、前記サイクロン４でベッド材３が分離された排ガスは、過熱器１６及び節炭器１７等を備えた後部伝熱部１８を介して熱回収されてから排ガスライン１９に流入し、空気予熱器７で前記空気ライン９の空気と熱交換されることにより更に冷却され、集塵機（例えばバグフィルタ）２０で脱塵された後、誘引通風機（ＩＤＦ）２１を介して煙突２２から大気に開放されるようにしてある。
【０００８】
また、前記灰再循環装置５には、別置のブロア１０より流動用空気１１が導入されるようになっており、循環するベッド材３の粒子を流動化させて、スムーズな粒子の流れを確保し得るようにしてある。
【０００９】
更に、前記空気ライン９には、火炉１の上下方向中間部に調節弁１２を介して接続される二次空気ライン１３も付設されており、該二次空気ライン１３から火炉１内に二次空気Ｂが供給されて未燃分の燃焼を助勢するようにしてある。
【００１０】
尚、図中１５は前記火炉１の底部にベッド材３の一部を取り出せるようロータリーバルブ等の切出し弁１４を介して接続されたベッド材排出ラインを示す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、斯かる従来の循環流動層ボイラでは、火炉１の上下方向中間部に導入される二次空気Ｂが、排ガスにより吹き上げられた燃焼灰や炉壁に沿って落下するベッド材３等により未燃分に対する良好な混合を妨げられる為、火炉１内で未燃分を完全に燃焼してしまうことが困難であり、また、二次空気Ｂがサイクロン４まで導かれて旋回流により未燃分と良好に混合されたとしても、サイクロン４内に流入した時点では既に酸素濃度が著しく低下している為に緩慢な燃焼にしかならず、図３に示す如きフェノール構造を持つダイオキシンの前駆体（図示ではクロロフェノール類の構造式を例示する）が未燃分として残ってしまうことになり、これに塩素が供給されてダイオキシン（図４のポリ塩化ジベンゾパラジオキシンや図５のポリ塩化ジベンゾフラン）が発生するという問題があった。
【００１２】
即ち、ゴミ生成燃料の原料であるゴミには塩素系のプラスチックが含まれる為、ゴミを原料とするゴミ生成燃料中には約０．５〜１％の塩素が含まれてしまうが、このような塩素を含有するゴミ生成燃料を燃焼すると、塩化水素ガスが発生することになり、該塩化水素ガスの存在下で、未燃分として残ったフェノール構造を持つダイオキシンの前駆体が熱反応によりダイオキシンとして生成されてしまうのである。
【００１３】
更に付言すれば、ゴミ焼却に伴うダイオキシンの生成は、火炉１内での発生よりも火炉１以降の比較的低温な領域の諸プロセス（６００〜２００℃）での発生の方が寄与が大きいとされており、特にクロロフェノールを前駆体とした飛灰粒子表面での触媒反応によるダイオキシンの生成が主要であると言われている。
【００１４】
つまり、ダイオキシンの生成は気相では殆ど起こらず、飛灰粒子に吸着したクロロフェノールと気相クロロフェノールとが、飛灰粒子表面のＳｉＯ2 を触媒として不均一反応することにより生成されるのであり、飛灰粒子へのクロロフェノールの吸着が低温で起こり易い（高温では脱離する）ことから、火炉１以降の比較的低温な領域の諸プロセス（６００〜２００℃）でダイオキシンが生成されるものと考えられる。
【００１５】
従って、フェノール構造を持つダイオキシンの前駆体（クロロフェノール類）が未燃分として残ってしまうと、主に循環流動層ボイラの下流側の設備において前記前駆体を発生源としたダイオキシンが生成されてしまうのである。
【００１６】
本発明は、上述の実情に鑑みて成したもので、従来よりダイオキシンの発生を低減し得る循環流動層ボイラを提供することを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ゴミ生成燃料を一次空気によりベッド材と共に流動化させながら火炉内で二次空気を加えて燃焼し、該燃焼により生じた排ガスを前記火炉の上部に接続したサイクロンに導いてベッド材を分離した上で排出し、前記サイクロンで分離したベッド材を前記火炉の底部に循環するよう構成した循環流動層ボイラであって、前記サイクロンの入口に三次空気を導入する三次空気ラインを設けたことを特徴とする循環流動層ボイラ、に係るものである。
【００１８】
従って、本発明では、三次空気ラインからサイクロンの入口に三次空気を導入すると、サイクロン内で生じている旋回流によって三次空気と未燃分とが良好に混合され、前記サイクロン内における未燃分の燃焼が著しく促進されるので、火炉内で燃焼しきれずに残った未燃分が、サイクロン内で積極的に燃焼されて大幅に減少される。
【００１９】
また、前記三次空気ラインは、サイクロンから排出された排ガスを熱源とする空気予熱器を経由して前記サイクロンの入口に接続すると良い。
【００２０】
このようにすれば、サイクロンから排出される排ガスの熱を有効に利用して三次空気の予熱を図ることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態例を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は循環流動層ボイラの一例を示す構成図であり、図中図２と同一のものには同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２３】
本形態例においては、サイクロン４から排出された排ガスを熱源とする空気予熱器７を経由して火炉１の下部に接続された空気ライン９に、サイクロン４の入口４ｂに調節弁２３を介して接続される三次空気ライン２４を付設し、該三次空気ライン２４から前記サイクロン４の入口４ｂに三次空気（燃焼空気）Ｃが供給されて未燃分の燃焼を助勢するようにしてある。
【００２４】
而して、三次空気ライン２４からサイクロン４の入口４ｂに三次空気Ｃを導入すると、サイクロン４内で生じている旋回流によって三次空気Ｃと未燃分とが良好に混合され、前記サイクロン４内における未燃分の燃焼が著しく促進される。
【００２５】
従って、前記形態例によれば、火炉１内で燃焼しきれずに残った未燃分を、サイクロン４内で積極的に燃焼させて大幅に減少させることができる、即ちダイオキシンの発生源となるフェノール構造の前駆体を熱分解することができるので、ダイオキシンの発生を従来より大幅に低減することができる。
【００２６】
また、本形態例に示す如く、三次空気ライン２４を、サイクロン４から排出された排ガスを熱源とする空気予熱器７を経由した空気ライン９に付設すれば、サイクロン４から排出される排ガスの熱を有効に利用して三次空気Ｃの予熱を図ることができる。
【００２７】
尚、本発明の循環流動層ボイラは、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】
上記した本発明の循環流動層ボイラによれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２９】
（Ｉ）火炉内で燃焼しきれずに残った未燃分を、サイクロン内で積極的に燃焼させて大幅に減少させることができる、即ちダイオキシンの発生源となるフェノール構造の前駆体を熱分解することができるので、ダイオキシンの発生を従来より大幅に低減することができる。
【００３０】
（ＩＩ）三次空気ラインを、サイクロンから排出された排ガスを熱源とする空気予熱器を経由して前記サイクロンの入口に接続するようにすれば、サイクロンから排出される排ガスの熱を有効に利用して三次空気の予熱を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す概略図である。
【図２】従来の循環流動層ボイラの一例を示す概略図である。
【図３】フェノール構造の前駆体の構造式を示す図である。
【図４】ポリ塩化ジベンゾパラジオキシン（ダイオキシン）の構造式を示す図である。
【図５】ポリ塩化ジベンゾフラン（ダイオキシン）の構造式を示す図である。
【符号の説明】
１ 火炉
３ ベッド材
４ サイクロン
４ｂ 入口
７ 空気予熱器
２４ 三次空気ライン
Ａ 一次空気
Ｂ 二次空気
Ｃ 三次空気
Claims (2)
- ゴミ生成燃料を一次空気によりベッド材と共に流動化させながら火炉内で二次空気を加えて燃焼し、該燃焼により生じた排ガスを前記火炉の上部に接続したサイクロンに導いてベッド材を分離した上で排出し、前記サイクロンで分離したベッド材を前記火炉の底部に循環するよう構成した循環流動層ボイラであって、前記サイクロンの入口に三次空気を導入する三次空気ラインを設けたことを特徴とする循環流動層ボイラ。
- 三次空気ラインが、サイクロンから排出された排ガスを熱源とする空気予熱器を経由して前記サイクロンの入口に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の循環流動層ボイラ。
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