JP4081265B2 - Method for predicting fluid state in fluidized bed combustor and method for operating fluidized bed combustor using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動層燃焼装置における流動状態予測方法及びそれを用いた流動層燃焼装置の運転方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、発電所やゴミ焼却炉等において、石炭やゴミ等の燃料を流動化させ効率よく燃焼させる流動層燃焼装置が研究開発されている。流動層燃焼装置を用いることにより、流動層燃焼装置内に配設した伝熱管から発生する蒸気で駆動する蒸気タービン発電システムを構築できる。また、コンプレッサからの空気で加圧することにより燃焼装置内の酸素分圧を高めた状態の下で燃料を流動化させ燃焼させる加圧流動層燃焼装置を用いることにより、蒸気タービン発電に加え、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て熱効率を向上させた複合発電システムを構築できる。
流動層燃焼装置では、石灰石（炭酸カルシウム）等が、流動層を構成する流動媒体として用いられているとともに、燃料燃焼過程で生成されるＳＯｘを石膏反応によって炉内で捕捉し脱硫する脱硫剤として用いられている。
しかし、従来の流動層燃焼装置においては、以下のような問題点を有していた。
（１）流動層を形成させるための気体が下から通過する分散器から石炭等の燃料が燃焼装置内に噴射される燃料ノズル近傍までの燃焼装置下部では、燃料中の揮発分が燃焼する等の要因で部分的に約１１００〜１３００℃の高温状態が出現する。このような高温状態の中では燃料が燃焼した際に放出されＳｉやＡｌを有する灰分（チャーの有する灰分も含む）が溶融し溶融灰を形成する。溶融灰は周囲に存在する石灰石等の脱硫剤を次々に付着し塊状物を形成する。さらに、ＳｉやＡｌを含有し脱硫剤に付着した溶融灰は、脱硫剤に含有されるＣａとの相互作用で脱硫剤の融点を下げて溶融させ、さらに塊状物の粒成長を引き起こす。燃焼装置下部では、このような溶融灰の存在により脱硫剤の流動性が低下し、特に、粒径が大きく嵩密度の大きな塊状物の滞留時間が長くなり、さらなる流動不良と塊状化を引き起こす。そのため、流動層燃焼装置の長期間の安定的した連続運転を行うことが困難になるとともに、著しい場合には、流動層燃焼装置内に配設した伝熱管や内壁等に付着し流動層燃焼装置の操業に多大な悪影響を与えるという課題を有していた。
そこで、近年、流動層燃焼装置の流動媒体の流動不良と塊状化を防止して流動状態を安定化させるために、流動層燃焼装置の運転方法について種々の検討がなされている。
【０００３】
従来の技術としては、特開昭５８−１６０７１０号公報（以下、イ号公報という）に「石炭等の鉱物系燃料とともに金属アルミニウムを１０％以上含有する粉末状アルミニウム滓を供給する鉱物系燃料の流動床燃焼法」が開示されている。
【０００４】
特開２０００−２９７９１５号公報（以下、ロ号公報という）に「カルシウム化合物とマグネシウム化合物のいずれか一方又は両方を供給し、流動媒体や機器内壁への溶融灰質の付着を防止する流動層式燃焼炉の運転方法」が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）イ号公報及びロ号公報に記載の技術は、燃料種によって灰成分やアルミニウム，カルシウム，マグネシウム等の含有率が異なるため、燃料種が変わった場合にはアルミニウム滓，カルシウム化合物，マグネシウム化合物の最適添加量を把握することができず、実際に添加して流動状態を確認する必要があり試行錯誤を要し、作業性に著しく劣るという課題を有していた。
（２）燃料種によっては、アルミニウム滓，カルシウム化合物，マグネシウム化合物を添加しても流動状態が改善されず流動不良や塊状化を発生するものがある。このような燃料は使用できないので、燃料の購入に要した時間や費用が著しく損なわれ作業性に劣るという課題を有していた。
（３）脱硫剤の種類や配合量によっても燃焼装置内に存在するカルシウム量が異なるため、アルミニウム滓，カルシウム化合物等の最適添加量を把握することができず、実際に添加して流動状態を確認する必要があり試行錯誤を要し、作業性に著しく劣るという課題を有していた。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡便かつ生産性に優れ、さらに燃料種，脱硫剤，流動改善剤の種類や配合量によらず汎用性と自在性に優れるとともに信頼性に優れる流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、流動層燃焼装置に供給する最適な脱硫剤、燃料、流動改善剤の種類や配合量を事前に決定でき、作業性と生産性に優れる流動層燃焼装置における流動状態予測方法を用いた流動層燃焼装置の運転方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【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に本発明の流動層燃焼装置における流動状態予測方法及びそれを用いた流動層燃焼装置の運転方法は、以下の構成を有している。
【０００８】
本発明の請求項１に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法は、燃料又は前記燃料が燃焼して得られる燃焼灰、脱硫剤の各々に含有され前記燃焼灰、前記脱硫剤が溶融して生成される溶融灰を構成する溶融元素の含有率から、前記燃焼灰、前記脱硫剤各々の前記溶融元素の標準酸化物の換算含有率を算出する換算含有率算出工程と、前記燃焼灰と、前記脱硫剤と、が単位時間あたりに供給される配合比と、前記換算含有率算出工程で算出された前記標準酸化物の前記換算含有率と、に基づき、前記溶融灰における前記標準酸化物の各成分比率を算出する成分比率算出工程と、前記成分比率算出工程で算出された前記各成分比率と、圧力と、に基づき、熱力学的平衡状態において所定の温度範囲内で生成される前記溶融灰の融液量を推定する溶融状態推定工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）燃焼灰が溶融した溶融灰の融液は、周囲に存在する石灰石等の脱硫剤の粒子表面に付着する。融液量が少ないときは、付着した融液の粘性が高く融液が粒子同士を架橋し粒子同士を付着させ塊状物を形成する。融液量が多くなると、粒子表面に付着した融液の粘性が低くなるため粒子が分散し易く塊状物が形成され難い。従って、溶融灰の融液量は、流動状態を予測するための指標として適しており簡便であるとともに信頼性に優れる。
（２）流動層燃焼装置に供給される燃料が燃焼して得られる燃焼灰と脱硫剤との配合比を用いて、溶融灰における標準酸化物の各成分比率を算出し、溶融灰の融液量を推定するので、燃料種，脱硫剤の種類や配合量によらず汎用性に優れる。
（３）各成分比率を有する標準酸化物が熱力学的平衡状態における所定の温度範囲内で生成する溶融灰の融液量は、相図，熱力学計算，耐火レンガ製造炉設計ソフト等を用いた計算等の手段を用いて求めることができるため、信頼性と作業性に優れる。
（４）溶融元素の標準酸化物を用いて推定を行うので、複雑な過渡状態は考慮せずに熱力学的平衡状態の場合のみを考慮すればよく、計算等の作業を簡略化でき作業性に優れるとともに一般化することができる。
【０００９】
ここで、燃料としては、石炭，亜炭，褐炭，瀝青炭，コークス，石油コークス，オイルコークス，オイルサンド，重質油，石炭液化残渣，ゴム，古タイヤ，廃油，一般ゴミ，一般廃棄物，木質物，炭化物，ＲＤＦやその他の炭化物，木屑，産業廃棄物，食品工場や農業等で排出される有機残渣物，下水汚泥，し尿処理汚泥，工業廃水処理汚泥等やこれらの混合物が用いられ、燃焼灰としては、燃料が燃焼された後に残る灰が用いられる。
脱硫剤としては、ＣａＣＯ3（又は石灰石），ＭｇＣＯ3（又はドロマイト）の他、ＣａＯ，Ｃａ（ＯＨ）2，Ｋ2ＣＯ3，貝殻等のカルシウムを含む水産廃棄物，セメントスラッジ等が用いられる。
【００１０】
溶融灰を構成する溶融元素としては、Ｓｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇ等が用いられ、燃焼灰、脱硫剤を混合して加熱炉内で溶融させて実験的に作成した溶融灰や、流動層燃焼装置内で実際に生成された溶融灰等をＸ線回折法等で分析することによって特定される。溶融元素の含有率は、燃料又は燃焼灰、脱硫剤の各々を蛍光Ｘ線分析法等の方法で定量分析することで求めることができる。なお、燃料又は燃焼灰や脱硫剤等の成績証明書等に記載されている元素及びその定量分析結果を用いることもできる。
【００１１】
標準酸化物としては、各溶融元素における酸化物のうち、天然に存在する等の最も安定な酸化物が用いられる。
標準酸化物の換算含有率は、溶融元素の分析値と溶融元素の原子量と標準酸化物の分子量との関係から求めることができる。
【００１２】
成分比率算出工程では、燃焼灰と脱硫剤とが単位時間あたりに供給される配合比と、成分比率算出工程で算出された標準酸化物の換算含有率と、に基づいて、（各成分比率の合計が１００％となるように）溶融灰１００％に対する各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出する。なお、燃焼灰の配合比としては、流動層燃焼装置に供給する燃料を燃焼して得られる燃焼灰の量を考慮して算出される。
【００１３】
溶融状態推定工程では、成分比率算出工程で算出された標準酸化物の各成分比率と、圧力と、に基づいて、所定の温度範囲での熱力学的平衡状態における融液量や融液生成開始温度等が、相図や熱力学計算，耐火レンガ製造炉設計ソフト等を用いた計算等の手段を用いて推定される。
なお、所定の温度範囲としては、溶融灰が溶融を開始する温度から流動層燃焼装置の最高到達温度までの温度範囲が用いられる。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法は、燃料又は前記燃料が燃焼して得られる燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の各々に含有され前記燃焼灰、前記脱硫剤、前記流動改善剤が溶融して生成される溶融灰を構成する溶融元素の含有率から、前記燃焼灰、前記脱硫剤、前記流動改善剤各々の前記溶融元素の標準酸化物の換算含有率を算出する換算含有率算出工程と、前記燃焼灰と、前記脱硫剤と、前記流動改善剤と、が単位時間あたりに供給される配合比と、前記換算含有率算出工程で算出された前記標準酸化物の前記換算含有率と、に基づき、前記溶融灰における前記標準酸化物の各成分比率を算出する成分比率算出工程と、前記成分比率算出工程で算出された前記各成分比率と、圧力と、に基づき、熱力学的平衡状態において所定の温度範囲内で生成される前記溶融灰の融液量を推定する溶融状態推定工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１に記載の作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）燃料と脱硫剤だけを流動層燃焼装置に供給するときに良好な流動状態が予測できない場合に、流動改善剤を添加することで溶融灰における標準酸化物の成分比率を変えることができ自由度を高めることができる。
【００１５】
ここで、流動改善剤としては、脱硫剤の表面に生成される融液の量に影響を与え脱硫剤の流動状態を改善するＭｇ（ＯＨ）2、Ａｌ2Ｏ3、Ａｌ（ＯＨ）3、ドロマイト，ＭｇＯ，Ｍｇ（ＣＯ3）2等が用いられる。
なお、燃料、脱硫剤、溶融灰を構成する溶融元素、標準酸化物、成分比率算出工程、溶融状態推定工程等は、請求項１で説明したものと同様のものなので、説明を省略する。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法であって、前記溶融状態推定工程で推定される前記融液量を、溶融制御手段を用いて、予め設定してある基準値に近づける溶融制御工程を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１又は２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）溶融制御工程を有しているので、計算された融液量が設定してある融液量の基準値と離れている場合には、溶融制御手段を用いて基準値に近づけ融液量を最適にすることができるので、流動状態を改善し正常な運転状態を得るための対策を事前に検討することができる。
【００１７】
ここで、溶融制御工程は、溶融制御手段を用いて、融液量を予め設定してある所定の温度範囲内における基準値に近づける工程である。
溶融制御手段としては、予め設定してある所定の温度範囲内における基準値に溶融灰の融液量が近づくように、溶融元素の標準酸化物の成分比率を変化させる手段が用いられる。
基準値としては、所定温度範囲内における温度と融液量の関係として表される。また、基準値は、流動層燃焼装置が正常な運転状態が保たれていると判断されたときには、以前の基準値を更新して又は追加して登録して使用することができる。これにより、運転時間の積み上げに従って新たな基準値を得ることができ幅が広がるので、作業性に優れる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法であって、前記溶融制御手段が、（ａ）前記脱硫剤の種類、（ｂ）前記脱硫剤の配合量、（ｃ）前記燃料の種類、（ｄ）前記流動改善剤の種類、（ｅ）前記流動改善剤の配合量のいずれか１以上を変化させるものである構成を有している。
この構成により、請求項３で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量を変化させて融液量を制御する多様な溶融制御手段を有しているので、溶融制御手段の選択の幅が広く自在性に優れる。
（２）燃料の種類を変化させる溶融制御手段として、種類の異なる複数の燃料を混合したものを用いることができるので、流動不良や塊状化を発生するために使用できなかった燃料種も混合して用いることができ、燃料の購入に要する時間や費用等が損なわれず生産性と省資源性に優れる。
（３）脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量を変化させて融液量を制御する簡便な溶融制御手段を有し、さらに溶融制御手段を用いることによる流動状態の予測を事前に行うことができるので、生産性に優れる。
【００１９】
ここで、前記溶融制御手段としては、（ａ）脱硫剤の種類、（ｂ）脱硫剤の配合量、（ｃ）燃料の種類、（ｄ）流動改善剤の種類、（ｅ）流動改善剤の配合量のいずれか１以上を変化させるものが用いられる。
脱硫剤の種類としては、脱硫剤の種類や産地等が用いられる。単独の種類の脱硫剤を用いてもよいし、複数種を混合して用いることもできる。燃料の種類としては、燃料種や産地等が用いられる。脱硫剤と同様に単独の種類の燃料を用いてもよいし、複数種を混合して用いることもできる。流動改善剤としては、融液量を増加させるためにＭｇ（ＯＨ）2、ＭｇＯ，Ｍｇ（ＣＯ3）2、ドロマイト等が用いられ、融液生成開始温度を上昇させ融液量を減少させるためにＡｌ2Ｏ3、Ａｌ（ＯＨ）3等が用いられる。流動改善剤の配合量を増加することによって、融液量の増減を顕著にすることができる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法であって、前記標準酸化物が、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＣａＯ、ＭｇＯの４成分である構成を有している。
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ＳｉやＡｌを含有しＣａとの相互作用で脱硫剤の融点を下げて溶融させる溶融灰にみられるＧｅｈｌｅｎｉｔｅ（Ｃａ2Ａｌ2ＳｉＯ7）やａｎｏｒｔｈｉｔｅ（ＣａＡｌ2ＳｉＯ8）等の融液量等を計算することができるとともに、溶融灰の融液量を増加させる働きをするＭｇの効果も予測することができ流動状態予測の信頼性に優れる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の流動層燃焼装置の運転方法は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の流動層燃焼装置における流動状態予測方法によって得られた最適な脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量に基づき、流動層燃焼装置に供給する脱硫剤、燃料、流動改善剤の種類や配合量を決定する構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）流動状態予測方法によって得られた結果に基づき、流動層燃焼装置に供給する脱硫剤、燃料、流動改善剤の種類や配合量を決定するので、流動状態を改善するための試行錯誤を要さず作業性と生産性に優れる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、さらに具体化した実施例について説明する。
（標準酸化物の換算含有率の算出）
燃料としてブレアソール炭又は南屯炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてＭｇ（ＯＨ）2，Ａｌ（ＯＨ）3，ドロマイトのいずれか１種を用いる場合の流動層燃焼装置における溶融灰の融液量の推定を行った。
換算含有率算出工程において、始めに、燃料のブレアソール炭及び南屯炭を所定量採取し、６ｍｍ程度以下の粒度に調整したものを流動層燃焼装置の燃焼温度以下の大気雰囲気中４５０〜６００℃で約７２時間加熱し燃焼灰を作成した。次に、作成された燃焼灰の成分分析を、蛍光Ｘ線分析法によって行った。分析結果を（表１）に示す。
【表１】
また、同様にして南屯炭に含有されている溶融元素であるＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇの標準酸化物の換算含有率を算出したところ、ＳｉＯ2：４２．３６ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3：３１．６４ｗｔ％，ＣａＯ：７．４４ｗｔ％，ＭｇＯ：２．１２ｗｔ％であった。なお、（表１）のカッコ内に示す化合物と数値は、各元素の標準酸化物と換算含有率（ｗｔ％）である。
【００２３】
脱硫剤の石灰石についても蛍光Ｘ線分析法によって成分分析を行い、石灰石に含有されている溶融元素であるＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇの標準酸化物の換算含有率を求めたところ、ＳｉＯ2：０．１ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3：０．０１ｗｔ％，ＣａＯ：５３ｗｔ％，ＭｇＯ：０．５ｗｔ％であった。
【００２４】
次に、流動改善剤としてのＭｇ（ＯＨ）2の標準酸化物ＭｇＯの換算含有率（ｗｔ％）を求めた。Ｍｇ（ＯＨ）2の成分分析結果を（表２）に示す。
【表２】
同様にして、流動改善剤としてのＡｌ（ＯＨ）3の標準酸化物Ａｌ2Ｏ3の換算含有率を求めたところ、９５．２ｗｔ％であった。
さらに、流動改善剤としてのドロマイトの成分分析を蛍光Ｘ線分析法等を用いて行った。分析結果を（表２）に示す。
（表２）に示す蛍光Ｘ線分析法による成分分析結果から、ドロマイトに含有されている溶融元素であるＳｉ，Ａｌ，Ｃａ，Ｍｇの標準酸化物の換算含有率を算出したところ、ＳｉＯ2：１．５ｗｔ％，Ａｌ2Ｏ3：０ｗｔ％，ＣａＯ：３２．９ｗｔ％，ＭｇＯ：１８．７ｗｔ％であった。なお、（表２）のカッコ内に示す化合物と数値は、各標準酸化物と換算含有率である。
以上のようにして算出された標準酸化物ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの換算含有率（ｗｔ％）を（表３）にまとめて示す。
【表３】
（実施例１、実施例２、比較例３）
燃料としてブレアソール炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてＭｇ（ＯＨ）2を用いる場合の流動層燃焼装置における溶融灰の融液量を推定した。
成分比率算出工程において、流動層燃焼装置に供給される燃料から生成される燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比に基づき、換算含有率算出工程において算出された標準酸化物ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの換算含有率を用いて、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有された溶融元素によって構成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。なお、燃焼灰と脱硫剤の配合比は、燃料（ブレアソール炭）の灰分を７ｗｔ％とし、Ｃａ／Ｓモル比を３として決定した。脱硫剤は、脱硫効率を向上させるために、粒子径２ｍｍ以下のものを用いた。
算出された実施例１、実施例２、比較例１における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表４）に示す。
【表４】
溶融状態推定工程において、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）、流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度、燃焼温度の各因子を用いて、耐火物レンガ製造炉設計ソフト「ＦＡＣＴ」（開発元：モントリオール工科大学，輸入代理店：株式会社エクエストリアン）を用いて計算し、標準状態における溶融灰の各燃焼温度における融液量を算出した。なお、流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度は、１．６ＭＰａ（１６ａｔａ）及び３ｖｏｌ％、燃焼温度の温度範囲は１０００〜１５００℃とした。計算結果を図１に示す。図１の横軸は温度を示し、縦軸は溶融灰中の融液量（ｗｔ％）を示す。
ここで、燃焼温度の温度範囲としては、流動層燃焼装置の種類や燃料等の種類によっても異なるが、１０００〜１５００℃、好ましくは１１００〜１３００℃が好適に用いられる。温度範囲の下限が１１００℃より低くなるにつれ溶融灰が融液を発生せず融液量を比較し難くなる傾向がみられ、温度範囲の上限が１３００℃より高くなるにつれ融液量が多く差異を判別し難くなる傾向がみられるため好ましくない。特に１０００℃より低くなるか１５００℃より高くなるとこれらの傾向が著しくなるため、いずれも好ましくないことがわかった。
図１より、流動改善剤としてのＭｇ（ＯＨ）2の添加量が増加するにつれ、約１２００〜１４００℃における融液量が増加する傾向にあることがわかった。これにより、Ｍｇ（ＯＨ）2は融液量を増加させる働きを有していることが推定された。
なお、実施例１、実施例２、比較例１に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、実施例１、実施例２においては、いずれも良好な燃焼状態が得られ、流動不良等によるトラブルの発生はみられなかったのに対し、比較例１においては、出力が低下するトラブルが発生した。調査したところ、塊状物の発生によるものであった。
【００２７】
（実施例３、比較例２）
燃料としてブレアソール炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてのＡｌ（ＯＨ）3を用いる場合の流動層燃焼装置における溶融灰の融液量の推定を行った。
実施例１と同様にして、成分比率算出工程において、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有される溶融元素によって生成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。実施例３、比較例２における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表４）に示す。
次に、溶融状態推定工程において、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）、実施例１で説明した流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度、燃焼温度の各因子を用いて、耐火物レンガ製造炉設計ソフト「ＦＡＣＴ」で計算し、標準状態における溶融灰の各燃焼温度における融液量を算出した。その結果を図２に示す。
図２より、流動改善剤としてのＡｌ（ＯＨ）3の添加量が増加するにつれ、約１２００〜１３００℃における融液量が減少するとともに、融液生成開始温度が上昇する傾向にあることがわかった。これにより、Ａｌ（ＯＨ）2は融液生成開始温度を上昇させ、融液量を減少させる働きを有していることが推定された。
なお、実施例３、比較例２に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、実施例３においては、良好な燃焼状態が得られ、流動不良等によるトラブルの発生はみられなかったのに対し、比較例２においては、出力が低下するトラブルが発生した。調査したところ、塊状化した流動媒体の発生によるものであった。
【００２８】
（実施例４、比較例３、比較例４）
燃料としてブレアソール炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてドロマイトＣａＭｇ（ＣＯ3）2を用いる場合の流動層燃焼装置における融液量の推定を行った。
成分比率算工程において、流動層燃焼装置に供給される燃料から生成される燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比に基づき、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有され溶融元素によって生成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。なお、燃焼灰と脱硫剤の配合比は、燃料（ブレアソール炭）の灰分を７ｗｔ％とし、脱硫剤と流動改善剤（ドロマイト）の合計と燃料とのＣａ／Ｓモル比を６として決定した。
算出された実施例４、比較例３、比較例４における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表４）に示す。
次に、溶融状態推定工程において、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）、実施例１で示した流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度、燃焼温度の各因子を用いて、耐火物レンガ製造炉設計ソフト「ＦＡＣＴ」で計算し、標準状態における溶融灰の各燃焼温度における融液量を算出した。計算結果を図３に示す。
図３より、流動改善剤としてのドロマイトの添加量が増加するにつれ、約１２５０〜１３５０℃における融液量が著しく増加する傾向にあることがわかった。これにより、ドロマイトは融液量を増加させる働きを有していることが推定された。
なお、実施例４、比較例３、比較例４に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、実施例４においては、良好な燃焼状態が得られ、流動不良等によるトラブルの発生はみられなかったのに対し、比較例３、比較例４においては、いずれも出力が低下するトラブルが発生した。調査したところ、塊状化した流動媒体の発生によるものであった。
【００２９】
（実施例５、実施例６、実施例７）
燃料として南屯炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてのＭｇ（ＯＨ）2を用いる場合の流動層燃焼装置における融液量の推定を行った。
成分比率算出工程において、流動層燃焼装置に供給される燃料から生成される燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比に基づき、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有され溶融元素によって生成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。なお、燃焼灰と脱硫剤の配合比は、燃料（南屯炭）の灰分を７ｗｔ％とし、Ｃａ／Ｓモル比を３として決定した。
算出された実施例５、実施例６、実施例７における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表５）に示す。
【表５】
図４より、流動改善剤としてのＭｇ（ＯＨ）2の添加量が増加するにつれ、南屯炭においても約１１５０〜１３５０℃における融液量が増加する傾向にあることがわかった。また、南屯炭を用いた実施例５（流動改善剤の無添加）の約１１５０〜１３５０℃における融液量は、ブレアソール炭を用いた比較例１（流動改善剤無添加）のそれと比較して、多いことが確認された。このことから、燃料種が異なると、溶融灰の発生量や融液量が異なることがわかった。
なお、実施例５、実施例６、実施例７に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、いずれも良好な燃焼状態が得られ、流動不良等によるトラブルの発生はみられなかった。これにより、南屯炭はブレアソール炭と異なり、流動改善剤を用いなくても良好な燃焼状態や流動状態が得られることがわかった。
【００３０】
（比較例５、比較例６）
燃料として南屯炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてＡｌ（ＯＨ）3を用いる場合の流動層燃焼装置における融液量の推定を行った。
成分比率算出工程において、流動層燃焼装置に供給される燃料から生成される燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比に基づき、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有され溶融元素によって生成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。なお、燃焼灰と脱硫剤の配合比は、燃料（南屯炭）の灰分を７ｗｔ％とし、Ｃａ／Ｓモル比を３として決定した。
算出された比較例５、比較例６における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表５）に示す。
次に、溶融状態推定工程において、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）、実施例１で示した流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度、燃焼温度の各因子を用いて、耐火物レンガ製造炉設計ソフト「ＦＡＣＴ」で計算し、標準状態における溶融灰の各燃焼温度における融液量を算出した。計算結果を図５に示す。
図５より、流動改善剤としてのＡｌ（ＯＨ）3の添加量が増加するにつれ、約１１５０〜１３００℃における融液量が減少する傾向にあることがわかった。しかし、ブレアソール炭の場合にみられた融液生成開始温度の上昇は確認されなかった。
なお、比較例５、比較例６に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、いずれも出力が低下するトラブルが確認された。調査したところ、塊状物の発生によるものであった。
【００３１】
（比較例７、比較例８、比較例９）
燃料として南屯炭、脱硫剤として津久見産の石灰石を用い、流動改善剤としてドロマイトを用いる場合の流動層燃焼装置における溶融灰の融液量を推定した。
実施例４で説明したのと同様にして、成分比率算出工程において、流動層燃焼装置に供給される燃料から生成される燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比に基づき、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤とに含有され溶融元素によって生成される溶融灰の各標準酸化物の成分比率（ｗｔ％）を算出した。なお、燃焼灰と脱硫剤の配合比は、燃料（南屯炭）の灰分を７ｗｔ％とし、脱硫剤と流動改善剤（ドロマイト）の合計と燃料とのＣａ／Ｓモル比を６として決定した。
算出された比較例７、比較例８、比較例９における燃焼灰、脱硫剤、流動改善剤の配合比と、標準酸化物であるＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）を（表３）に示す。
次に、溶融状態推定工程において、ＳｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3，ＣａＯ，ＭｇＯの成分比率（ｗｔ％）、実施例１に示す流動層燃焼装置内の圧力及び酸素濃度、燃焼温度の各因子を用いて、耐火物レンガ製造炉設計ソフト「ＦＡＣＴ」で計算し、標準状態における溶融灰の各燃焼温度における融液量を算出した。計算結果を図６に示す。
図６より、流動改善剤としてのドロマイトの添加量が増加するにつれ、約１０００〜１３５０℃における融液量が増加する傾向にあることがわかった。
なお、比較例７、比較例８、比較例９に示す配合比で、実際に３５０ＭＷ加圧流動層燃焼装置に燃料、脱硫剤、流動改善剤を供給し圧力１．６ＭＰａ、温度８００〜９５０℃で燃焼させたところ、いずれも出力が低下するトラブルが確認された。調査したところ、塊状物の発生によるものであった。
【００３２】
以上、実施例と比較例を用いて説明したように、換算含有率算出工程と成分比率算出工程とで算出された結果を基に溶融状態推定工程において推定される所定の温度範囲内における融液量と、実際の流動層燃焼装置の運転状態（安定運転の可否）との間には、相関のあることが明らかになった。従って、燃焼灰と脱硫剤と流動改善剤の配合比によって融液量を推定することにより、流動層燃焼装置における流動状態を予測できることが明らかになった。
また、燃料種が変わったときに、融液量及び流動層燃焼装置の運転状態が変わることがあることが明らかになった。さらに、流動改善剤としてのドロマイト，Ｍｇ（ＯＨ）2等の添加量を増加させるにつれ、融液量が増加する傾向を示し、Ａｌ（ＯＨ）3等の添加量を増加させるにつれ融液量が減少するとともに融液生成開始温度が上昇する傾向を示すことが明らかになった。従って、流動層燃焼装置に供給する燃料種を変えたり２種以上の燃料を混合したりすることや、流動改善剤の種類や添加量を変えることで、融液量や融液生成開始温度の制御ができ流動層燃焼装置の運転状態を良好にできることが明らかになった。
このことから、（ａ）脱硫剤の種類（脱硫剤の種類を石灰石からドロマイトに変える等）、（ｂ）脱硫剤の配合量、（ｃ）燃料の種類（複数の燃料を混合することを含む）、（ｄ）Ｍｇ（ＯＨ）2，Ｍｇ（ＯＨ）2，ドロマイト等流動改善剤の種類、（ｅ）流動改善剤の配合量のいずれか１種以上を変化させることを溶融制御手段として用い、溶融元素の標準酸化物の成分比率を変化させ、融液量を予め設定してある所定の温度範囲内における基準値に近づける溶融制御工程を用いることで、融液量や融液生成開始温度の制御ができ流動層燃焼装置の運転状態を良好に保つことができることが明らかになった。
さらに、流動層燃焼装置を運転する際には、実施例１乃至７に示す温度と融液量との関係を基準値として用い、所定の温度範囲で生成される溶融灰の融液量がこの基準値に近づくように脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量を決定することで、流動層燃焼装置における流動状態が良好になるように事前に推定することができることが明らかになった。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の流動層燃焼装置における流動状態予測方法及びそれを用いた流動層燃焼装置の運転方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）燃焼灰が溶融した溶融灰の融液は、周囲に存在する石灰石等の脱硫剤の粒子表面に付着する。融液量が少ないときは、付着した融液の粘性が高く融液が粒子同士を架橋し粒子同士を付着させ塊状物を形成する。融液量が多くなると、粒子表面に付着した融液の粘性が低くなるため粒子が分散し易く塊状物が形成され難い。従って、溶融灰の融液量は、流動状態を予測するための指標として適しており簡便であるとともに信頼性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
（２）流動層燃焼装置に供給される燃料が燃焼して得られる燃焼灰と脱硫剤との配合比を用いて、溶融灰における標準酸化物の各成分比率を算出し、溶融灰の融液量を推定するので、燃料種，脱硫剤の種類や配合量によらず汎用性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
（３）各成分比率を有する標準酸化物が熱力学的平衡状態における所定の温度範囲内で生成する溶融灰の融液量は、相図やＦＡＣＴ等の耐火レンガ製造炉設計ソフト等の手段を用いて求めることができるため、信頼性と作業性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
（４）溶融元素の標準酸化物を用いて推定を行うので、複雑な過渡状態は考慮せずに熱力学的平衡状態の場合のみを考慮すればよく、計算等の作業を簡略化でき作業性に優れるとともに一般化することができる流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
【００３４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）燃料と脱硫剤だけを流動層燃焼装置に供給するときに良好な流動状態が予測できない場合に、流動改善剤を添加することで溶融灰における標準酸化物の成分比率を変えることができ自由度の高い流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
【００３５】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、
（１）溶融制御工程を有しているので、計算された融液量が設定してある融液量の基準値と離れている場合には、溶融制御手段を用いて基準値に近づけ融液量を最適にすることができるので、流動状態を改善し正常な運転状態を得るための対策を事前に検討することができる流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
【００３６】
請求項４に記載の発明によれば、請求項３の効果に加え、
（１）脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量を変化させて融液量を制御する多様な溶融制御手段を有しているので、溶融制御手段の選択の幅が広く自在性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
（２）燃料の種類を変化させる溶融制御手段として、種類の異なる複数の燃料を混合したものを用いることができるので、流動不良や塊状化を発生するために使用できなかった燃料種も混合して用いることができ、燃料の購入に要する時間や費用等が損なわれず生産性と省資源性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
（３）脱硫剤の種類や配合量、燃料の種類、流動改善剤の種類や配合量を変化させて融液量を制御する簡便な溶融制御手段を有し、さらに溶融制御手段を用いることによる流動状態の予測を事前に行うことができるので、生産性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
【００３７】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）ＳｉやＡｌを含有しＣａとの相互作用で脱硫剤の融点を下げて溶融させる溶融灰にみられるＧｅｈｌｅｎｉｔｅ（Ｃａ2Ａｌ2ＳｉＯ7）やａｎｏｒｔｈｉｔｅ（ＣａＡｌ2ＳｉＯ8）等の融液量等を計算することができるとともに、溶融灰の融液量を増加させる働きをするＭｇの効果も予測することができ信頼性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を提供することができる。
【００３８】
請求項６に記載の発明によれば、
（１）流動状態予測方法によって得られた結果に基づき、流動層燃焼装置に供給する脱硫剤、燃料、流動改善剤の種類や配合量を決定するので、流動状態を改善するための試行錯誤を要さず作業性と生産性に優れた流動層燃焼装置における流動状態予測方法を用いた流動層燃焼装置の運転方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１、実施例２、比較例１の温度と融液量との関係を示す図
【図２】実施例３、比較例１、比較例２の温度と融液量との関係を示す図
【図３】実施例４、比較例３、比較例４の温度と融液量との関係を示す図
【図４】実施例５、実施例６、実施例７の温度と融液量との関係を示す図
【図５】実施例５、比較例５、比較例６の温度と融液量との関係を示す図
【図６】比較例７、比較例８、比較例９の温度と融液量との関係を示す図[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus and a method for operating a fluidized bed combustion apparatus using the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, fluidized bed combustion apparatuses that fluidize fuels such as coal and garbage and efficiently burn them in power plants and garbage incinerators have been researched and developed. By using the fluidized bed combustion apparatus, it is possible to construct a steam turbine power generation system that is driven by steam generated from a heat transfer tube disposed in the fluidized bed combustion apparatus. In addition to steam turbine power generation, combustion is achieved by using a pressurized fluidized bed combustion device that fluidizes and burns fuel under a state where the oxygen partial pressure in the combustion device is increased by pressurizing with air from the compressor. Combined with gas turbine power generation using exhaust gas, a combined power generation system with improved thermal efficiency can be constructed.
In the fluidized bed combustion apparatus, limestone (calcium carbonate) or the like is used as a fluidized medium constituting the fluidized bed, and as a desulfurizing agent that captures and desulfurizes SOx produced in the fuel combustion process in the furnace by the gypsum reaction. It is used.
However, the conventional fluidized bed combustion apparatus has the following problems.
(1) The volatile matter in the fuel burns at the lower part of the combustion apparatus from the disperser through which the gas for forming the fluidized bed passes from the bottom to the vicinity of the fuel nozzle where fuel such as coal is injected into the combustion apparatus. For this reason, a high temperature state of about 1100 to 1300 ° C. appears partially. In such a high temperature state, the ash content (including the ash content of char) released when the fuel burns is melted to form molten ash. The molten ash adheres one after another with a desulfurizing agent such as limestone, and forms a lump. Further, the molten ash containing Si and Al and adhering to the desulfurizing agent is melted by lowering the melting point of the desulfurizing agent by interaction with Ca contained in the desulfurizing agent, and further causes the grain growth of the lump. In the lower part of the combustion apparatus, the fluidity of the desulfurizing agent is lowered due to the presence of such molten ash, and in particular, the residence time of a massive substance having a large particle size and a large bulk density is prolonged, causing further fluid failure and agglomeration. For this reason, it becomes difficult to perform a stable continuous operation for a long time of the fluidized bed combustion apparatus, and in a remarkable case, the fluidized bed combustion apparatus adheres to a heat transfer tube or an inner wall disposed in the fluidized bed combustion apparatus. It had a problem of having a great adverse effect on the operation of the plant.
Therefore, in recent years, various studies have been made on the operation method of the fluidized bed combustion apparatus in order to stabilize the fluidized state by preventing the fluidized medium and the agglomeration of the fluidized bed combustion apparatus.
[0003]
As a conventional technique, Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-160710 (hereinafter referred to as “a”) discloses “a mineral fuel for supplying powdered aluminum soot containing 10% or more of metallic aluminum together with a mineral fuel such as coal”. "Fluidized bed combustion" is disclosed.
[0004]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-297915 (hereinafter referred to as “B”) supplies “one or both of a calcium compound and a magnesium compound to prevent adhesion of molten ash to the fluid medium and the inner wall of the equipment. A furnace operating method "is disclosed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional techniques have the following problems.
(1) The technology described in the Gazettes A and B has different contents of ash components, aluminum, calcium, magnesium, etc. depending on the fuel type, so when the fuel type changes, aluminum soot, calcium compound, magnesium The optimum addition amount of the compound could not be grasped, and it was necessary to actually add it to check the fluid state, which required trial and error, and had a problem that the workability was remarkably inferior.
(2) Depending on the fuel type, even if aluminum soot, calcium compound, and magnesium compound are added, the flow state is not improved, and flow failure and agglomeration occur. Since such a fuel cannot be used, the time and cost required for purchasing the fuel are remarkably impaired, resulting in poor workability.
(3) Since the amount of calcium present in the combustion device varies depending on the type and blending amount of the desulfurizing agent, the optimum amount of aluminum soot, calcium compound, etc. cannot be grasped. It has to be confirmed, requires trial and error, and has a problem of remarkably inferior workability.
[0006]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, is simple and excellent in productivity, and is excellent in versatility and flexibility and excellent in reliability irrespective of the type and blending amount of fuel type, desulfurizing agent and flow improver. It aims at providing the fluid state prediction method in a fluidized-bed combustion apparatus.
In addition, the present invention provides a fluidized state combustion method predicting method in a fluidized bed combustor excellent in workability and productivity, in which the optimum desulfurization agent, fuel, and fluidity improver to be supplied to the fluidized bed combustor can be determined in advance and the amount and blending amount An object of the present invention is to provide a method for operating a fluidized bed combustion apparatus using the above.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described conventional problems, a fluidized state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus and a fluidized bed combustion apparatus operating method using the same have the following configurations.
[0008]
The fluid state prediction method for a fluidized bed combustion apparatus according to
With this configuration, the following effects can be obtained.
(1) The molten ash melt obtained by melting the combustion ash adheres to the surface of particles of a desulfurization agent such as limestone present in the surroundings. When the amount of the melt is small, the viscosity of the attached melt is high, and the melt cross-links the particles and adheres the particles to form a lump. When the amount of the melt is increased, the viscosity of the melt adhering to the particle surface is lowered, so that the particles are easily dispersed and it is difficult to form a lump. Therefore, the melt amount of the molten ash is suitable as an index for predicting the flow state, and is simple and excellent in reliability.
(2) The ratio of each component of the standard oxide in the molten ash is calculated using the blending ratio of the combustion ash obtained by burning the fuel supplied to the fluidized bed combustor and the desulfurizing agent, and the molten ash melt Since the amount is estimated, it is excellent in versatility regardless of the type of fuel and the type of desulfurization agent and the blending amount.
(3) The amount of molten ash produced by standard oxides with various component ratios within the specified temperature range in the thermodynamic equilibrium state uses phase diagrams, thermodynamic calculations, refractory brick manufacturing furnace design software, etc. Since it can be obtained by means such as calculation, it is excellent in reliability and workability.
(4) Since the estimation is performed using the standard oxide of the molten element, it is only necessary to consider the case of the thermodynamic equilibrium state without considering the complicated transient state, and the work such as calculation can be simplified. Can be generalized.
[0009]
Here, as fuel, coal, lignite, lignite, bituminous coal, coke, petroleum coke, oil coke, oil sand, heavy oil, coal liquefaction residue, rubber, old tire, waste oil, general waste, general waste, woody material , Carbides, RDF and other carbides, wood chips, industrial waste, organic residues discharged from food factories, agriculture, etc., sewage sludge, human waste treatment sludge, industrial wastewater treatment sludge, etc. As, the ash remaining after the fuel is burned is used.
As a desulfurization agent, CaCO Three (Or limestone), MgCO Three (Or dolomite), CaO, Ca (OH) 2 , K 2 CO Three Marine waste containing calcium such as shells, cement sludge, etc. are used.
[0010]
The molten ash is composed of Si, Al, Ca, Mg, etc., and the molten ash, fluidized bed combustion, which is created experimentally by mixing combustion ash and desulfurization agent and melting them in a heating furnace It is specified by analyzing molten ash or the like actually generated in the apparatus by X-ray diffraction or the like. The content of the molten element can be determined by quantitatively analyzing each of fuel, combustion ash, and desulfurizing agent by a method such as fluorescent X-ray analysis. It is also possible to use the elements described in the results certificate of fuel or combustion ash, desulfurization agent, etc. and the results of quantitative analysis thereof.
[0011]
As the standard oxide, among the oxides in each molten element, the most stable oxide such as a naturally occurring oxide is used.
The converted content of the standard oxide can be determined from the relationship between the analytical value of the molten element, the atomic weight of the molten element, and the molecular weight of the standard oxide.
[0012]
In the component ratio calculation step, based on the blending ratio in which the combustion ash and the desulfurizing agent are supplied per unit time and the converted content of the standard oxide calculated in the component ratio calculation step, (for each component ratio The component ratio (wt%) of each standard oxide to 100% molten ash is calculated (so that the total is 100%). The blending ratio of combustion ash is calculated in consideration of the amount of combustion ash obtained by burning the fuel supplied to the fluidized bed combustion apparatus.
[0013]
In the molten state estimation step, the amount of melt and the start of melt generation in a thermodynamic equilibrium state within a predetermined temperature range based on each component ratio of the standard oxide calculated in the component ratio calculation step and the pressure The temperature and the like are estimated using means such as a phase diagram, thermodynamic calculation, calculation using refractory brick manufacturing furnace design software, and the like.
As the predetermined temperature range, a temperature range from a temperature at which the molten ash starts to melt to a maximum temperature reached by the fluidized bed combustion apparatus is used.
[0014]
The fluid state prediction method in the fluidized bed combustion apparatus according to claim 2 of the present invention includes fuel or combustion ash obtained by combustion of the fuel, a desulfurization agent, and a flow improver, respectively. From the content of the molten element constituting the molten ash produced by melting the agent and the flow improver, the converted content of the standard oxide of the molten element of each of the combustion ash, the desulfurizing agent, and the flow improver The conversion ratio calculation step for calculating the ratio, the combustion ash, the desulfurization agent, and the flow improver are mixed per unit time, and the standard calculated in the conversion content calculation step Based on the reduced content of oxide, a component ratio calculating step for calculating each component ratio of the standard oxide in the molten ash, each component ratio calculated in the component ratio calculating step, and pressure , Based on thermodynamic equilibrium And it has a configuration including a molten state estimation step of estimating the amount of melt of the molten ash generated within a predetermined temperature range in the state.
With this configuration, in addition to the operation of the first aspect, the following operation can be obtained.
(1) When a good fluid state cannot be predicted when only fuel and desulfurization agent are supplied to the fluidized bed combustion device, the component ratio of the standard oxide in the molten ash can be changed by adding a flow improver. The degree of freedom can be increased.
[0015]
Here, as the flow improver, Mg (OH) which affects the amount of the melt produced on the surface of the desulfurizing agent and improves the flow state of the desulfurizing agent. 2 , Al 2 O Three , Al (OH) Three , Dolomite, MgO, Mg (CO Three ) 2 Etc. are used.
The fuel, the desulfurizing agent, the molten element constituting the molten ash, the standard oxide, the component ratio calculating step, the molten state estimating step, and the like are the same as those described in
[0016]
Invention of Claim 3 is the fluid state prediction method in the fluidized-bed combustion apparatus of
With this configuration, in addition to the operation obtained in the first or second aspect, the following operation can be obtained.
(1) Since the melt control step is included, when the calculated melt amount is different from the set reference value of the melt amount, the melt is brought close to the reference value using the melt control means. Since the amount can be optimized, measures for improving the flow state and obtaining a normal operation state can be examined in advance.
[0017]
Here, the melting control step is a step of using the melting control means to bring the melt amount close to a reference value within a predetermined temperature range set in advance.
As the melting control means, means for changing the component ratio of the standard oxide of the molten element so that the melt amount of the molten ash approaches a reference value within a predetermined temperature range set in advance is used.
The reference value is expressed as a relationship between the temperature and the melt amount within a predetermined temperature range. Further, when it is determined that the fluidized bed combustion apparatus is maintained in a normal operating state, the reference value can be used by updating or adding the previous reference value. As a result, a new reference value can be obtained as the operation time is accumulated, and the range is widened.
[0018]
Invention of Claim 4 is the fluid state prediction method in the fluidized-bed combustion apparatus of Claim 3, Comprising: The said melt control means is (a) the kind of said desulfurization agent, (b) of the said desulfurization agent. One or more of the blending amount, (c) the type of fuel, (d) the type of the flow improver, and (e) the blending amount of the flow improver are changed.
With this configuration, in addition to the operation obtained in the third aspect, the following operation can be obtained.
(1) Since there are various melting control means for controlling the amount of melt by changing the type and blending amount of the desulfurizing agent, the type of fuel, the type and blending amount of the flow improver, selection of the melting control means Wide width and excellent flexibility.
(2) As a melting control means for changing the type of fuel, a mixture of a plurality of different types of fuel can be used. Therefore, the type of fuel that could not be used due to flow failure or agglomeration is also mixed. It is excellent in productivity and resource saving without impairing the time and cost required for purchasing fuel.
(3) By having simple melting control means for controlling the amount of melt by changing the type and blending amount of the desulfurizing agent, the type of fuel, the kind and blending amount of the flow improver, and by using the melting control means Since the fluid state can be predicted in advance, the productivity is excellent.
[0019]
Here, as the melting control means, (a) type of desulfurization agent, (b) blending amount of desulfurization agent, (c) type of fuel, (d) type of flow improver, (e) flow improver What changes any 1 or more of a compounding quantity is used.
As the type of the desulfurizing agent, the type of desulfurizing agent or the production area is used. A single type of desulfurizing agent may be used, or a plurality of types may be mixed and used. As the type of fuel, a fuel type, a production area, or the like is used. As with the desulfurization agent, a single type of fuel may be used, or a plurality of types may be mixed and used. As a flow improver, Mg (OH) is used to increase the amount of melt. 2 , MgO, Mg (CO Three ) 2 Dolomite, etc. are used to increase the melt start temperature and reduce the amount of melt. 2 O Three , Al (OH) Three Etc. are used. By increasing the blending amount of the flow improver, the amount of melt can be significantly increased or decreased.
[0020]
Invention of Claim 5 of this invention is a fluid state prediction method in the fluidized-bed combustion apparatus of any one of
With this configuration, in addition to the action obtained in any one of
(1) Gehlenite (Ca) found in molten ash containing Si and Al and melting by lowering the melting point of the desulfurizing agent by interaction with Ca 2 Al 2 SiO 7 ) And anorthite (CaAl 2 SiO 8 ) And the like can be calculated, and the effect of Mg acting to increase the melt amount of the molten ash can also be predicted, so that the reliability of fluid state prediction is excellent.
[0021]
The operation method of the fluidized bed combustion apparatus according to claim 6 of the present invention is the optimum type of the desulfurizing agent obtained by the fluid state prediction method in the fluidized bed combustion apparatus according to any one of
With this configuration, the following effects can be obtained.
(1) The type and amount of desulfurization agent, fuel, and flow improver to be supplied to the fluidized bed combustion device are determined based on the results obtained by the flow state prediction method, so trial and error to improve the flow state Excellent workability and productivity.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the following, more specific embodiments will be described.
(Calculation of equivalent content of standard oxide)
Blairsol or Nanban coal as fuel, Tsukumi limestone as desulfurization agent, Mg (OH) as flow improver 2 , Al (OH) Three The amount of molten ash melt in a fluidized bed combustor when one of dolomite and dolomite was used was estimated.
In the conversion content rate calculating step, first, a predetermined amount of fuel, Blair sole charcoal and Nanban charcoal, are sampled and adjusted to a particle size of about 6 mm or less in an atmospheric atmosphere below the combustion temperature of the fluidized bed combustion apparatus. Burning ash was prepared by heating at ℃ for about 72 hours. Next, component analysis of the produced combustion ash was performed by fluorescent X-ray analysis. The analysis results are shown in (Table 1).
[Table 1]
Similarly, when the equivalent content of standard oxides of Si, Al, Ca, and Mg, which are the molten elements contained in Nanban coal, was calculated, SiO 2 2 : 42.36 wt%, Al 2 O Three : 31.64 wt%, CaO: 7.44 wt%, MgO: 2.12 wt%. In addition, the compounds and numerical values shown in parentheses in (Table 1) are standard oxides and converted content (wt%) of each element.
[0023]
Component analysis was also performed on the desulfurizing limestone by fluorescent X-ray analysis, and the converted content of standard oxides of Si, Al, Ca, and Mg, which are the molten elements contained in limestone, was calculated. 2 : 0.1 wt%, Al 2 O Three : 0.01 wt%, CaO: 53 wt%, MgO: 0.5 wt%.
[0024]
Next, Mg (OH) as a flow improver 2 The equivalent content (wt%) of the standard oxide MgO was determined. Mg (OH) 2 The results of component analysis are shown in (Table 2).
[Table 2]
Similarly, Al (OH) as a flow improver Three Standard oxide of Al 2 O Three The converted content of was found to be 95.2 wt%.
Furthermore, component analysis of dolomite as a flow improver was performed using a fluorescent X-ray analysis method or the like. The analysis results are shown in (Table 2).
From the result of component analysis by X-ray fluorescence analysis shown in Table 2, the converted content of standard oxides of Si, Al, Ca, Mg, which are molten elements contained in dolomite, was calculated. 2 : 1.5wt%, Al 2 O Three : 0 wt%, CaO: 32.9 wt%, MgO: 18.7 wt%. In addition, the compound and numerical value which are shown in the parenthesis of (Table 2) are each standard oxide and conversion content.
Standard oxide SiO calculated as above 2 , Al 2 O Three Table 3 shows the conversion content (wt%) of CaO, CaO, and MgO.
[Table 3]
(Example 1, Example 2, Comparative Example 3)
Blairsol charcoal as fuel, Tsukumi limestone as desulfurization agent, and Mg (OH) as flow improver 2 The amount of molten ash melt in the fluidized bed combustor was estimated.
In the component ratio calculation step, the standard oxide SiO calculated in the conversion content calculation step based on the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver generated from the fuel supplied to the fluidized bed combustion apparatus 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of each standard oxide of the molten ash composed of the molten elements contained in the combustion ash, the desulfurizing agent, and the flow improver was calculated using the converted content of CaO, MgO. The mixing ratio of the combustion ash and the desulfurizing agent was determined by setting the ash content of the fuel (Breasol charcoal) to 7 wt% and the Ca / S molar ratio to 3. A desulfurization agent having a particle diameter of 2 mm or less was used in order to improve the desulfurization efficiency.
The calculated mixing ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, and SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of CaO, MgO is shown in (Table 4).
[Table 4]
In the melting state estimation process, SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%), pressure and oxygen concentration in the fluidized bed combustor, and combustion temperature factors, refractory brick manufacturing furnace design software "FACT" (Developer: Montreal Institute of Technology, The amount of melt at each combustion temperature of the molten ash in the standard state was calculated using an import agent: Equestrian Co., Ltd.). The pressure and oxygen concentration in the fluidized bed combustion apparatus were 1.6 MPa (16 ata) and 3 vol%, and the combustion temperature range was 1000 to 1500 ° C. The calculation results are shown in FIG. The horizontal axis in FIG. 1 indicates the temperature, and the vertical axis indicates the amount of melt (wt%) in the molten ash.
Here, the temperature range of the combustion temperature is preferably 1000 to 1500 ° C., preferably 1100 to 1300 ° C., although it varies depending on the type of fluidized bed combustion apparatus and the type of fuel. As the lower limit of the temperature range becomes lower than 1100 ° C., the molten ash does not generate a melt, and it tends to be difficult to compare the amounts of the melt, and as the upper limit of the temperature range becomes higher than 1300 ° C. It is not preferable because it tends to be difficult to distinguish the. In particular, when the temperature is lower than 1000 ° C. or higher than 1500 ° C., these tendencies become remarkable, and it has been found that neither is preferable.
From FIG. 1, Mg (OH) as a flow improver 2 It was found that the amount of melt at about 1200 to 1400 ° C. tends to increase as the amount of added increases. As a result, Mg (OH) 2 Was estimated to have a function of increasing the amount of melt.
In addition, with the compounding ratios shown in Example 1, Example 2, and Comparative Example 1, the fuel, desulfurization agent, and flow improver were actually supplied to the 350 MW pressurized fluidized bed combustion apparatus, the pressure was 1.6 MPa, and the temperature was 800 to 950 ° C. In Example 1 and Example 2, good combustion states were obtained, and no troubles due to poor flow were observed, whereas in Comparative Example 1, the output was Trouble that declined occurred. When investigated, it was due to the generation of lumps.
[0027]
(Example 3, Comparative Example 2)
Blairsol charcoal as fuel, Tsukumi limestone as desulfurizing agent, Al (OH) as flow improver Three The amount of molten ash melt in the fluidized bed combustor is estimated.
In the same manner as in Example 1, in the component ratio calculation step, the component ratio (wt%) of each standard oxide of the molten ash generated by the molten element contained in the combustion ash, the desulfurizing agent, and the flow improver is calculated. did. Example 3 and the mixing ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver in Comparative Example 2, and SiO as a standard oxide 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of CaO, MgO is shown in (Table 4).
Next, in the molten state estimation step, SiO 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%), using the factors of pressure and oxygen concentration and combustion temperature in the fluidized bed combustor described in Example 1, calculated by the refractory brick manufacturing furnace design software "FACT" Then, the melt amount at each combustion temperature of the molten ash in the standard state was calculated. The result is shown in FIG.
From FIG. 2, Al (OH) as a flow improver Three It has been found that as the amount of addition increases, the amount of melt at about 1200 to 1300 ° C. tends to decrease and the melt formation start temperature tends to increase. Thereby, Al (OH) 2 Was estimated to have the function of increasing the melt formation start temperature and decreasing the melt amount.
In addition, with the compounding ratio shown in Example 3 and Comparative Example 2, the fuel, desulfurizing agent, and flow improver were actually supplied to the 350 MW pressurized fluidized bed combustion apparatus and burned at a pressure of 1.6 MPa and a temperature of 800 to 950 ° C. However, in Example 3, a good combustion state was obtained, and no trouble due to poor flow was observed, whereas in Comparative Example 2, a trouble that the output was reduced occurred. When investigated, it was due to the generation of an agglomerated fluid medium.
[0028]
(Example 4, Comparative Example 3, Comparative Example 4)
Blairsol charcoal as fuel, Tsukumi limestone as desulfurization agent, and dolomite CaMg (CO Three ) 2 The amount of melt in the fluidized bed combustor when using the was estimated.
In the component ratio calculation process, based on the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver generated from the fuel supplied to the fluidized bed combustion device, it is contained in the combustion ash, desulfurization agent, and flow improver depending on the molten element. The component ratio (wt%) of each standard oxide of the generated molten ash was calculated. The mixing ratio of the combustion ash and the desulfurizing agent was determined by setting the ash content of the fuel (Breasol charcoal) to 7 wt% and the Ca / S molar ratio of the total of the desulfurizing agent and the flow improver (dolomite) to the fuel being 6. .
The calculated blend ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver in Example 4, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, and SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of CaO, MgO is shown in (Table 4).
Next, in the molten state estimation step, the standard oxide SiO 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%), using the factors of pressure and oxygen concentration and combustion temperature in the fluidized bed combustor shown in Example 1, calculated with the refractory brick manufacturing furnace design software "FACT" Then, the melt amount at each combustion temperature of the molten ash in the standard state was calculated. The calculation results are shown in FIG.
FIG. 3 shows that the amount of melt at about 1250 to 1350 ° C. tends to increase significantly as the amount of dolomite added as a flow improver increases. Thus, it was estimated that dolomite has a function of increasing the melt amount.
In addition, fuel, a desulfurizing agent, and a flow improver are actually supplied to a 350 MW pressurized fluidized bed combustor at a compounding ratio shown in Example 4, Comparative Example 3, and Comparative Example 4, and a pressure of 1.6 MPa and a temperature of 800 to 950 ° C. In Example 4, a good combustion state was obtained, and troubles due to poor flow were not observed, whereas in Comparative Example 3 and Comparative Example 4, both outputs were output. Trouble that declined occurred. When investigated, it was due to the generation of an agglomerated fluid medium.
[0029]
(Example 5, Example 6, Example 7)
Nanjo charcoal as fuel, limestone from Tsukumi as desulfurization agent, Mg (OH) as flow improver 2 The amount of melt in the fluidized bed combustor when using the was estimated.
In the component ratio calculation step, based on the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver generated from the fuel supplied to the fluidized bed combustion device, it is contained in the combustion ash, desulfurization agent, and flow improver depending on the molten element. The component ratio (wt%) of each standard oxide of the generated molten ash was calculated. The mixing ratio of the combustion ash and the desulfurizing agent was determined by setting the ash content of the fuel (nanban charcoal) to 7 wt% and the Ca / S molar ratio to 3.
The calculated blend ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver in Example 5, Example 6, and Example 7, and SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of CaO, MgO is shown in (Table 5).
[Table 5]
From FIG. 4, Mg (OH) as a flow improver 2 It has been found that the amount of melt at about 1150 to 1350 ° C. tends to increase as the amount of added increases. Moreover, the amount of melt at about 1150 to 1350 ° C. in Example 5 (without addition of a flow improver) using Nanso charcoal was compared with that of Comparative Example 1 (without addition of a flow improver) using Breasol charcoal. And many were confirmed. From this, it was found that the amount of molten ash generated and the amount of melt differ depending on the fuel type.
In addition, fuel, a desulfurization agent, and a flow improver are actually supplied to a 350 MW pressurized fluidized bed combustion apparatus at a blending ratio shown in Example 5, Example 6, and Example 7, and a pressure of 1.6 MPa and a temperature of 800 to 950 ° C. In each case, a good combustion state was obtained, and no troubles due to poor flow were observed. As a result, it was found that, unlike Breathol charcoal, Nanban Charcoal can obtain good combustion and flow conditions without using a flow improver.
[0030]
(Comparative Example 5 and Comparative Example 6)
Nanban Charcoal as fuel, Tsukumi limestone as desulfurizing agent, Al (OH) as flow improver Three The amount of melt in the fluidized bed combustor when using the was estimated.
In the component ratio calculation step, based on the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver generated from the fuel supplied to the fluidized bed combustion device, it is contained in the combustion ash, desulfurization agent, and flow improver depending on the molten element. The component ratio (wt%) of each standard oxide of the generated molten ash was calculated. The mixing ratio of the combustion ash and the desulfurizing agent was determined by setting the ash content of the fuel (nanban charcoal) to 7 wt% and the Ca / S molar ratio to 3.
The calculated mixing ratio of combustion ash, desulfurization agent, flow improver in Comparative Example 5 and Comparative Example 6, and SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three The component ratio (wt%) of CaO, MgO is shown in (Table 5).
Next, in the molten state estimation step, SiO 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%), using the factors of pressure and oxygen concentration and combustion temperature in the fluidized bed combustor shown in Example 1, calculated with the refractory brick manufacturing furnace design software "FACT" Then, the melt amount at each combustion temperature of the molten ash in the standard state was calculated. The calculation results are shown in FIG.
From FIG. 5, Al (OH) as a flow improver Three It was found that the amount of melt at about 1150 to 1300 ° C. tends to decrease as the amount of added increases. However, the rise in melt generation start temperature observed in the case of Blair sole charcoal was not confirmed.
In addition, with the compounding ratio shown in Comparative Example 5 and Comparative Example 6, the fuel, desulfurizing agent and flow improver were actually supplied to the 350 MW pressurized fluidized bed combustion apparatus and burned at a pressure of 1.6 MPa and a temperature of 800 to 950 ° C. However, in both cases, a problem that the output decreased was confirmed. When investigated, it was due to the generation of lumps.
[0031]
(Comparative Example 7, Comparative Example 8, Comparative Example 9)
The amount of molten ash in the fluidized bed combustor was estimated using Nanjo charcoal as fuel, limestone from Tsukumi as desulfurization agent, and dolomite as flow improver.
In the same manner as described in Example 4, in the component ratio calculation step, combustion ash and desulfurization are based on the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver generated from the fuel supplied to the fluidized bed combustion apparatus. The component ratio (wt%) of each standard oxide of molten ash contained in the agent and the flow improver and generated by the molten element was calculated. The mixing ratio of combustion ash and desulfurization agent was determined by setting the fuel (nanban coal) ash content to 7 wt% and the total desulfurization agent and flow improver (dolomite) and fuel Ca / S molar ratio to 6. .
The calculated mixing ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver in Comparative Example 7, Comparative Example 8, and Comparative Example 9, and SiO, which is a standard oxide 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%) is shown in Table 3.
Next, in the molten state estimation step, SiO 2 , Al 2 O Three , CaO, MgO component ratio (wt%), pressure and oxygen concentration in the fluidized bed combustor shown in Example 1, each factor of combustion temperature is calculated by refractory brick manufacturing furnace design software "FACT" The amount of melt at each combustion temperature of the molten ash in the standard state was calculated. The calculation results are shown in FIG.
FIG. 6 shows that the amount of melt at about 1000 to 1350 ° C. tends to increase as the amount of dolomite added as a flow improver increases.
It should be noted that fuel, a desulfurizing agent, and a flow improver were actually supplied to a 350 MW pressurized fluidized bed combustor with the mixing ratios shown in Comparative Example 7, Comparative Example 8, and Comparative Example 9, and a pressure of 1.6 MPa and a temperature of 800 to 950 ° C. When burned with, trouble was found that the output decreased in all cases. When investigated, it was due to the generation of lumps.
[0032]
As described above with reference to the examples and comparative examples, the melt within the predetermined temperature range estimated in the molten state estimation step based on the results calculated in the conversion content rate calculation step and the component ratio calculation step It has been clarified that there is a correlation between the amount and the actual operating state of the fluidized bed combustion apparatus (whether stable operation is possible). Therefore, it became clear that the fluid state in the fluidized bed combustor can be predicted by estimating the amount of melt from the blending ratio of combustion ash, desulfurization agent, and flow improver.
It has also been clarified that when the fuel type changes, the melt amount and the operating state of the fluidized bed combustion apparatus may change. In addition, dolomite as a flow improver, Mg (OH) 2 As the amount added increases, the amount of melt increases, and Al (OH) Three It became clear that the amount of melt decreased and the melt formation start temperature tended to increase as the amount of addition and the like increased. Therefore, by changing the fuel type to be supplied to the fluidized bed combustion apparatus, mixing two or more types of fuel, and changing the type and amount of flow improver, It was clarified that the fluidized bed combustor can be controlled well and controlled.
From this, (a) type of desulfurizing agent (such as changing the type of desulfurizing agent from limestone to dolomite), (b) blending amount of desulfurizing agent, (c) type of fuel (including mixing a plurality of fuels) ), (D) Mg (OH) 2 , Mg (OH) 2 , By changing one or more of the types of flow improvers such as dolomite and (e) the amount of flow improver used as a melting control means, changing the component ratio of the standard oxide of the molten element, By using a melt control process that brings the amount close to a reference value within a predetermined temperature range, the amount of melt and the start temperature of melt generation can be controlled, and the operating state of the fluidized bed combustion apparatus can be kept good. It became clear that it was possible.
Further, when the fluidized bed combustion apparatus is operated, the relationship between the temperature and the melt amount shown in Examples 1 to 7 is used as a reference value, and the melt amount of the molten ash generated in a predetermined temperature range is this. Estimate in advance so that the fluidized state in the fluidized bed combustor is good by determining the type and amount of desulfurizing agent, the type of fuel, the type and amount of flow improver so as to approach the reference value It became clear that it was possible.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the fluid state prediction method in the fluidized bed combustion apparatus of the present invention and the fluidized bed combustion apparatus operating method using the same, the following advantageous effects can be obtained.
According to the invention of
(1) The molten ash melt obtained by melting the combustion ash adheres to the surface of particles of a desulfurization agent such as limestone present in the surroundings. When the amount of the melt is small, the viscosity of the attached melt is high, and the melt cross-links the particles and adheres the particles to form a lump. When the amount of the melt is increased, the viscosity of the melt adhering to the particle surface is lowered, so that the particles are easily dispersed and it is difficult to form a lump. Therefore, the melt amount of the molten ash is suitable as an index for predicting the fluid state, and can provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus that is simple and excellent in reliability.
(2) The ratio of each component of the standard oxide in the molten ash is calculated using the blending ratio of the combustion ash obtained by burning the fuel supplied to the fluidized bed combustor and the desulfurizing agent, and the molten ash melt Since the amount is estimated, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus that is excellent in versatility regardless of the type of fuel and the type of desulfurization agent and the blending amount.
(3) The melt amount of the molten ash produced by the standard oxide having each component ratio within a predetermined temperature range in the thermodynamic equilibrium state is determined by means such as phase diagram or FACT and other refractory brick manufacturing furnace design software. Therefore, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus having excellent reliability and workability.
(4) Since the estimation is performed using the standard oxide of the molten element, it is only necessary to consider the case of the thermodynamic equilibrium state without considering the complicated transient state, and the work such as calculation can be simplified. In addition, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus that can be generalized.
[0034]
According to invention of Claim 2, in addition to the effect of
(1) When a good fluid state cannot be predicted when only fuel and desulfurization agent are supplied to the fluidized bed combustion device, the component ratio of the standard oxide in the molten ash can be changed by adding a flow improver. A fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus having a high degree of freedom can be provided.
[0035]
According to invention of Claim 3, in addition to the effect of
(1) Since the melt control step is included, when the calculated melt amount is different from the set reference value of the melt amount, the melt is brought close to the reference value using the melt control means. Since the amount can be optimized, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus capable of considering in advance measures for improving the fluid state and obtaining a normal operation state.
[0036]
According to invention of Claim 4, in addition to the effect of Claim 3,
(1) Since there are various melting control means for controlling the amount of melt by changing the type and blending amount of the desulfurizing agent, the type of fuel, the type and blending amount of the flow improver, selection of the melting control means It is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus having a wide width and excellent flexibility.
(2) As a melting control means for changing the type of fuel, a mixture of a plurality of different types of fuel can be used. Therefore, the type of fuel that could not be used due to flow failure or agglomeration is also mixed. Thus, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus that is excellent in productivity and resource saving without impairing the time and cost required for purchasing fuel.
(3) By having simple melting control means for controlling the amount of melt by changing the type and blending amount of the desulfurizing agent, the type of fuel, the kind and blending amount of the flow improver, and by using the melting control means Since the fluid state can be predicted in advance, it is possible to provide a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus with excellent productivity.
[0037]
According to invention of Claim 5, in addition to the effect of any one of
(1) Gehlenite (Ca) found in molten ash containing Si and Al and melting by lowering the melting point of the desulfurizing agent by interaction with Ca 2 Al 2 SiO 7 ) And anorthite (CaAl 2 SiO 8 ) And the like, and the fluid state prediction method in a fluidized bed combustor excellent in reliability that can also predict the effect of Mg that works to increase the melt amount of molten ash. Can be provided.
[0038]
According to the invention of claim 6,
(1) The type and amount of desulfurization agent, fuel, and flow improver to be supplied to the fluidized bed combustion device are determined based on the results obtained by the flow state prediction method, so trial and error to improve the flow state The operation method of the fluidized bed combustion apparatus using the fluidized state prediction method in the fluidized bed combustion apparatus excellent in workability and productivity can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the temperature of Example 1, Example 2, and Comparative Example 1 and the amount of melt.
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the temperature of Example 3, Comparative Example 1, and Comparative Example 2 and the amount of melt.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the temperature and the melt amount in Example 4, Comparative Example 3, and Comparative Example 4;
4 is a graph showing the relationship between the temperature and the melt amount in Examples 5, 6, and 7. FIG.
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature and the melt amount in Example 5, Comparative Example 5, and Comparative Example 6;
6 is a graph showing the relationship between the temperature and the melt amount in Comparative Example 7, Comparative Example 8, and Comparative Example 9; FIG.
Claims (6)
前記燃焼灰と、前記脱硫剤と、が単位時間あたりに供給される配合比と、前記換算含有率算出工程で算出された前記標準酸化物の前記換算含有率と、に基づき、前記溶融灰における前記標準酸化物の各成分比率を算出する成分比率算出工程と、
前記成分比率算出工程で算出された前記各成分比率と、圧力と、に基づき、熱力学的平衡状態において所定の温度範囲内で生成される前記溶融灰の融液量を推定する溶融状態推定工程と、を備えていることを特徴とする流動層燃焼装置における流動状態予測方法。Fuel or combustion ash obtained by burning the fuel, the combustion ash contained in each of the desulfurization agent, and the content of the molten element constituting the molten ash generated by melting the desulfurization agent, the combustion ash, A conversion content calculating step of calculating a conversion content of a standard oxide of the molten element of each of the desulfurization agents;
In the molten ash, based on the blending ratio at which the combustion ash and the desulfurizing agent are supplied per unit time, and the converted content of the standard oxide calculated in the converted content calculation step A component ratio calculating step for calculating each component ratio of the standard oxide;
A molten state estimation step for estimating a melt amount of the molten ash generated within a predetermined temperature range in a thermodynamic equilibrium state based on each component ratio calculated in the component ratio calculation step and pressure. And a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus.
前記燃焼灰と、前記脱硫剤と、前記流動改善剤と、が単位時間あたりに供給される配合比と、前記換算含有率算出工程で算出された前記標準酸化物の前記換算含有率と、に基づき、前記溶融灰における前記標準酸化物の各成分比率を算出する成分比率算出工程と、
前記成分比率算出工程で算出された前記各成分比率と、圧力と、に基づき、熱力学的平衡状態において所定の温度範囲内で生成される前記溶融灰の融液量を推定する溶融状態推定工程と、を備えていることを特徴とする流動層燃焼装置における流動状態予測方法。Molten elements constituting fuel ash, desulfurization agent obtained by combustion of the fuel, desulfurization agent, flow improver, and molten ash that is formed by melting the combustion ash, desulfurization agent, and flow improver From the content rate of, the conversion content rate calculation step of calculating the conversion content rate of the standard oxide of the molten element of each of the combustion ash, the desulfurization agent, the flow improver,
The combustion ash, the desulfurizing agent, and the flow improver are mixed in a mixing ratio supplied per unit time, and the converted content of the standard oxide calculated in the converted content calculating step. Based on the component ratio calculation step of calculating each component ratio of the standard oxide in the molten ash,
A molten state estimation step for estimating a melt amount of the molten ash generated within a predetermined temperature range in a thermodynamic equilibrium state based on each component ratio calculated in the component ratio calculation step and pressure. And a fluid state prediction method in a fluidized bed combustion apparatus.
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