JP7173981B2 - Circulating fluidized bed boiler and its operation method - Google Patents
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Description
本発明は、循環流動層ボイラ及びその運転方法に関する。 The present invention relates to a circulating fluidized bed boiler and its operating method.
近年、ボイラ設備においてバイオマス燃料などの新エネルギー燃料を使用することが多く要求される。 In recent years, there have been many demands to use new energy fuels such as biomass fuels in boiler facilities.
特許文献1には、バイオマス燃料を使用するボイラ設備において、過熱器の塩化物の堆積を軽減するため、硫酸塩分を含む化合物をスチームボイラ内又は過熱器領域内に供給する技術が開示されている。
また、特許文献2には、伝熱管の表面に付着した塩化物を剥離するため、燃焼炉内にSO2ガスを間欠的に共存させて可燃物を燃焼させる技術が開示されている。また、特許文献2の図2には、層内循環流動層炉の流動化空気供給管にSO2ガス供給管を接続した構成が開示されている。Further, Patent Literature 2 discloses a technique of intermittently allowing SO 2 gas to coexist in a combustion furnace to combust combustibles in order to remove chlorides adhering to the surfaces of heat transfer tubes. FIG. 2 of Patent Document 2 discloses a structure in which an SO 2 gas supply pipe is connected to a fluidizing air supply pipe of an intrabed circulating fluidized bed furnace.
バイオマス燃料などの多くはアルカリ塩を多く含有しており、燃料として使用することで過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食が問題となる。 Many biomass fuels contain large amounts of alkali salts, and when used as fuel, the adherence of alkali salts to the superheater and the resulting corrosion of the superheater become a problem.
一方、特許文献1の技術では、過熱器領域内に硫酸塩分を含む化合物を供給することで、過熱器の塩化物の堆積を軽減することを図っている。また、特許文献2の技術では、SO2ガスを共存させて可燃物を燃焼させることで、伝熱管の表面に付着した塩化物を剥離させることを図っている。しかしながら、これらの方法では、アルカリ塩を多く含有する燃料を使用し、排ガスに非常に多くのアルカリ塩が含まれる場合に、排ガス中のアルカリ塩を効率的に化学反応させることが難しいという課題があった。On the other hand, the technique of
本発明は、アルカリ塩を多く含有した燃料を用いても、排ガスに含まれるアルカリ塩を効率的に除去し、過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食を抑制できる循環流動層ボイラ及びその運転方法を提供することを目的とする。 The present invention is a circulating fluidized bed that can efficiently remove alkali salts contained in exhaust gas even when fuel containing a large amount of alkali salts is used, and can suppress the adhesion of alkali salts to the superheater and the resulting corrosion of the superheater. An object of the present invention is to provide a boiler and its operation method.
本発明に係る循環流動層ボイラは、
火炉と、
前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、
前記固気分離装置で捕集された固体粒子が、前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部と、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部と、
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測する第1計測部と、
前記第1計測部の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する制御部と、
を備える構成とした。
The circulating fluidized bed boiler according to the present invention is
a furnace;
a solid-gas separator for collecting solid particles discharged from the furnace;
a return section in which the solid particles collected by the solid-gas separator are retained before being returned to the furnace;
an introduction section for introducing a sulfur element-containing compound into the return section;
a first measuring unit for measuring the concentration of the sulfur element-containing compound in a passage between the solid-gas separation device and the return unit;
A control unit that controls the introduction amount of the sulfur element-containing compound using the measurement result of the first measurement unit;
It was configured to include
本発明に係る循環流動層ボイラの運転方法は、
火炉と、前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、前記固気分離装置で捕集された固体粒子が前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部とを備える循環流動層ボイラの運転方法であって、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入し、
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測し、
前記硫黄元素含有化合物の濃度の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する方法とした。
A method for operating a circulating fluidized bed boiler according to the present invention includes:
A furnace, a solid-gas separation device for collecting solid particles discharged from the furnace, and a return section in which the solid particles collected by the solid-gas separation device are retained before being returned to the furnace. A method of operating a circulating fluidized bed boiler, comprising:
introducing a sulfur element-containing compound into the return section;
measuring the concentration of the sulfur element-containing compound in a passage between the solid-gas separation device and the return section;
A method of controlling the introduction amount of the sulfur element-containing compound using the measurement result of the concentration of the sulfur element-containing compound is employed .
本発明によれば、アルカリ塩を多く含有した燃料を用いても、排ガスに含まれるアルカリ塩を効率的に除去し、過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食を抑制できるという効果が得られる。 According to the present invention, even if a fuel containing a large amount of alkali salt is used, the alkali salt contained in the exhaust gas can be efficiently removed, and the adhesion of the alkali salt to the superheater and the resulting corrosion of the superheater can be suppressed. effect is obtained.
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。図2は、図1の流動材のリターン部の周辺詳細を示す構成図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram showing a circulating fluidized bed boiler according to
本発明の実施形態1に係る循環流動層ボイラ1は、図1に示すように、火炉10、固気分離装置11、固気分離装置11により捕集された流動材を火炉10に戻す循環部12、及び煙道13を備える。循環部12には、SO2ガスが導入される導入部125と、SO2ガスの濃度を計測する第1計測部126と、HCl濃度を計測する第2計測部127とが設けられる。さらに、循環流動層ボイラ1は、過熱器14a、14b、SO2タンク15、流量可変弁16、集塵機17、ポンプ18、煙突19及び制御部20を備える。A circulating fluidized
火炉10は、循環流動床燃焼炉であり、ケイ砂等を流動材(「流動砂」、「ベット材」とも言う)として、バイオマス燃料、低品位炭、スラッジ、廃プラスチック、廃タイヤなどの燃料を燃焼させる。
The
固気分離装置11は、例えばサイクロンであり、火炉10から排出された排ガスと固体粒子(流動材など)とを分離させる。分離された排ガスは煙道13に送られ、分離された固体粒子は捕集されて循環部12へ送られる。
The solid-
循環部12は、図2にも示すように、ダウンカマー121と、リターン部122と、仕切り123と、リターンシュート124と備える。ダウンカマー121は、固気分離装置11とリターン部122とを結ぶ通路であり、固気分離装置11により捕集された固体粒子を重力によりリターン部122へ降下させる。リターンシュート124は、リターン部122と火炉10とを結ぶ通路であり、リターン部122から火炉10へ重力によって固体粒子を戻す。リターン部122は、捕集された固体粒子が火炉10へ戻される前に滞留される空間である。
The
仕切り123は、リターン部122の空間においてダウンカマー121とリターンシュート124との間を仕切る。仕切り123は、リターン部122の空間のうち少なくとも中段より上方部分を仕切り、下方部分は開放される。仕切り123によって開放された下方部分は常に固体粒子(流動材)によって埋められた状態にされる。この固体粒子によって埋められた部分と仕切り123とは、ループシールを構成し、循環部12において火炉10から煙道13への気体の流れを遮断し、固体粒子のみを火炉10へ戻すことを可能にする。
The
SO2ガスをリターン部122に導入する導入部125は、例えば、リターン部122の下部に配置される。導入部125は、特に制限されないが、固体粒子を流動させるために流動エアを導入する導入部を兼ねており、SO2ガスは流動エアに加えられてリターン部122へ導入される。具体的には、SO2ガスが蓄積又は生成されるSO2タンク15から流量可変弁16を介して流動エアの配管21へSO2が供給される。そして、この流動エアが導入部125を介してリターン部122へ送られることで、リターン部122へSO2ガスが供給される。リターン部122へ導入されたSO2ガス及び流動エアは、固体粒子を流動させてリターンシュート124から火炉10へ送る作用を及ぼす。また、リターン部122へ導入されたSO2ガス及び流動エアは、火炉10の排ガスよりも圧力が低いため、火炉10へは流れることはなく、ダウンカマー121を上昇して煙道13へ流れる。An
第1計測部126及び第2計測部127は、ダウンカマー121に配置されて、ダウンカマー121を通過するガス中のSO2ガスの濃度とHClガスの濃度とを計測する。第1計測部126及び第2計測部127のうち、ダウンカマー121内に配置される計測用の素子の周囲には気体成分のみを通すフィルタが設けられ、第1計測部126及び第2計測部127は固体成分の影響を排してガスの濃度を計測できる。なお、第1計測部126及び第2計測部127は、直接にガスの濃度を計測する構成でなく、別の物理量を計測し、計測された物理量を変換してガスの濃度を求める構成としてもよい。The
制御部20は、第1計測部126及び第2計測部127の計測結果を入力し、また、流量可変弁16を制御してリターン部122へのSO2ガスの導入量を制御する。The
一方の過熱器14aは、煙道13に設けられ、高温の排ガスの熱を受けて蒸気を過熱する。もう一方の過熱器14bは、循環部12のリターン部122に設けられ、高温の流動材の熱を受けて蒸気を過熱する。
One
なお、煙道13の過熱器14aよりも後段には、排ガスの余熱を利用して温水を予熱するエコノマイザ、また、排ガスの余熱を利用して燃焼用空気を予熱する空気予熱器が設けられていてもよい。
An economizer that preheats hot water using residual heat of exhaust gas and an air preheater that preheats combustion air using residual heat of exhaust gas are provided in the
集塵機17は、バグフィルタ及び電気集塵機等であり、低温の排ガスからダストを捕集する。
The
ポンプ18及び煙突19は排ガスを空中に排出させる。
A
<燃焼動作>
上記構成の循環流動層ボイラ1においては、アルカリ塩を多く含有するバイオマス燃料等の燃料が火炉10に投入される一方、燃焼用空気が火炉10に供給されて燃料が燃焼される。燃料の燃焼時、アルカリ塩であるガス状のMCl(Mは、K(カリウム)、Na(ナトリウム)等)が多く発生し、排ガスと一緒に火炉10から排出される。また、排ガスの力によって固体粒子の一部が火炉10から排出される。固気分離装置11では、火炉10から排出された排ガスと固体粒子とが分離され、固体粒子が捕集される。固体粒子と排ガスとが分離される際、固体粒子は排ガスに晒され、固体粒子にはMClが多く付着される。固体粒子の多くは流動材であり、循環部12へ戻される。固体粒子に付着されなかった残りのMClは煙道13に送られる。<Combustion operation>
In the circulating
MClが多く付着した流動材はリターン部122で滞留されかつ導入されたSO2ガスに晒される。リターン部122に滞留された流動材は、流動エアによって流動されながら一様にSO2ガスに晒される。この際、例えば反応式(1)に示す化学反応が生じて、流動材に付着したMClが、HCl(塩化水素)及び、M2SO4(Mは、K(カリウム)、Na(ナトリウム等)に変わる。一般に、ガス対ガスの反応よりも固体対ガスの反応の方が効率的に化学反応を促進できる。リターン部122においては、固体対ガスの反応により、効率的に反応式(1)の化学反応が得られる。The fluid material to which a large amount of MCl adheres is retained in the
MCl+SO2+H2O → HCl+M2SO4 (1)MCl + SO2 + H2O →HCl+ M2SO4 (1)
リターン部122で生成されたHClガスは、ダウンカマー121を通って煙道13に流れ、リターン部122で生成されたM2SO4は、例えば流動材と一緒に火炉10に戻されて粉流体として火炉10から回収される。The HCl gas produced in the
さらに、リターン部122に導入され、化学反応しなかったSO2ガスの一部はダウンカマー121を通って煙道13に流れる。その際、このSO2ガスは、煙道13に排出されたMClと化学反応して、煙道13の排ガスのMClを削減する作用を及ぼす。Further, part of the SO 2 gas introduced into the
<SO2ガス導入処理>
バイオマス燃料等の燃料はアルカリ塩(MCl)の含有量にバラツキがある。そこで、制御部20は、アルカリ塩の含有量に応じてSO2ガスの導入量が最適になるよう制御を行う。続いて、制御部20によるSO2ガスの導入量の制御処理について説明する。<SO 2 gas introduction process>
Fuels such as biomass fuels vary in content of alkali salts (MCl). Therefore, the
図3は、制御部により実行されるSO2ガスの導入処理の手順を示すフローチャートである。図4は、制御部により実行されるSO2ガスの導入処理を説明するタイムチャートである。図4中、「MCl混入量」とは燃料に混入されるアルカリ塩の量を示す。「SO2計測量」及び「HCl計測量」とは、第1計測部126及び第2計測部127により計測されるSO2の濃度及びHClの濃度を示す。「SO2導入量」は、リターン部122へのSO2の導入量を示す。図4において、「SO2計測量」のスケールは、「HCl計測量」のスケールよりも拡大して示している。FIG. 3 is a flow chart showing the procedure of SO 2 gas introduction processing executed by the control unit. FIG. 4 is a time chart for explaining SO 2 gas introduction processing executed by the control unit. In FIG. 4, "amount of mixed MCl" indicates the amount of alkali salt mixed in the fuel. “Measured amount of SO 2 ” and “measured amount of HCl” indicate concentrations of SO 2 and HCl measured by the
図3に示すように、SO2ガス導入処理において制御部20は、アルカリ塩を含む燃料が投入される期間中、短いサイクルでステップS1~S8のループ処理を繰り返し実行する。このループ処理において、先ず、制御部20は、ダウンカマー121中のSO2ガスの濃度及びHClガスの濃度を取得する(ステップS1、S2)。ダウンカマー121に流れる気体の流量は一定であり、SO2ガスの濃度及びHClガスの濃度は、ダウンカマー121を流れるSO2ガスの流量及びHClガスの流量に略比例する。このため、制御部20は、濃度に比例定数を乗算することでSO2ガス及びHClガスの流量へ換算できる。As shown in FIG. 3, in the SO 2 gas introduction process, the
なお、ダウンカマー121を通過する気体の流量が一定でない場合には、ステップS1、S2において制御部20は、気体の流量に濃度を乗算し、ダウンカマー121を通過するSO2ガスの流量、HClガスの流量を計算してもよい。そして、制御部20は、続く判別のステップ(S3、S5、S7)を、濃度に基づいて判別する代わりに、流量に基づいて判別するように構成してもよい。If the flow rate of the gas passing through the
ステップS1~S8のループ処理において、制御部20は、ステップS1で取得されたSO2ガスの濃度が設定下限値以下か(ステップS3)、あるいは、設定上限値以上か(ステップS5)を判別する。ここで、設定下限値とは、導入したSO2ガスの量に対してアルカリ塩が十分に豊富であるときに、ダウンカマー121で計測されるSO2ガスの濃度を下限値とし、この下限値よりも少し大きい値として予め設定された値である。また、設定上限値とは、アルカリ塩の量に対して導入したSO2ガスがやや豊富となったときに、ダウンカマー121で計測されるSO2ガスの濃度を示すように、予め設定された値である。図4の「SO2計測量」のタイムチャートに示すように、ダウンカマー121のSO2ガスの濃度が設定上限値以下かつ設定下限値以上であれば、SO2ガスの導入量はリターン部122のアルカリ塩と化学反応するのに適した量であると見なすことができる。In the loop processing of steps S1 to S8, the
制御部20は、ステップS3の判別結果がYESとなれば、SO2ガスの導入量を増加する(ステップS4、図4の期間T1、T3を参照)。また、制御部20は、ステップS4の判別結果がYESとなれば、SO2ガス導入量を減少させる(ステップS6、図4の期間T2を参照)。If the determination result of step S3 is YES, the
また、制御部20は、ステップS3、S4の判別結果が共にNOであれば、ステップS2で取得されたHClガスの濃度が減少したか判別する(ステップS7)。具体的には、制御部20は、複数回のループ処理においてステップS2で取得された一連のHClガスの濃度変化から、例えば誤差成分を除去して、変化率を閾値と比較することで、HClガスの濃度が減少したか否かを判別することができる。その結果、HClガスの濃度が減少したと判別された場合には、制御部20は、SO2ガスの導入量を減少させる(ステップS8、図4の期間T2を参照)。Further, if both determination results in steps S3 and S4 are NO, the
ループ処理において、ステップS3、S5、S7の判別結果が全てNOである場合、制御部20は、SO2ガスの現在の導入量を維持したまま、処理をステップS1に戻す。In the loop processing, if the determination results of steps S3, S5, and S7 are all NO, the control unit 20 returns the processing to step S1 while maintaining the current introduction amount of SO2 gas.
以上のSO2ガス導入処理によれば、図4に示したように、燃料のアルカリ塩の含有量が増加したり減少したりした場合に、これらに追従するように、SO2ガスの導入量が増加あるいは減少するように制御される。さらに、上記のSO2ガス導入処理によれば、リターン部122においてMClとSO2ガスとの化学反応が飽和するように、SO2ガスが少し多めに導入されるように制御される。例えば、図4の期間T1、T3の各終端部に示されるように、SO2ガスの導入量が多くなって化学反応量が飽和すると、HClの計測量が飽和し、その直後に、SO2ガスの導入量が維持される。また、図4の期間T2の終端部に示されるように、MClの減少に追従してSO2ガスの導入量が減少されて化学反応量が飽和すると、HClの計測量が飽和し、その直後に、SO2ガスの導入量が維持される。According to the SO 2 gas introduction process described above, as shown in FIG. 4, when the alkali salt content of the fuel increases or decreases, the SO 2 gas introduction amount is controlled to increase or decrease. Furthermore, according to the SO 2 gas introduction process described above, the SO 2 gas is controlled to be introduced in a slightly larger amount so that the chemical reaction between the MCl and the SO 2 gas is saturated in the
このような制御により、リターン部122において、循環材に付着したMClが大きな割合でSO2ガスと化学反応させることができ、反応しきらなかったSO2ガスがダウンカマー121を通って煙道13に送られるようになっている。そして、煙道13に送られたSO2ガスは、煙道13の排ガス中に含まれるMClと化学反応し、煙道13中のMClを薄める作用を及ぼすことができる。With such control, a large proportion of the MCl adhering to the circulation material can be chemically reacted with the SO 2 gas in the
なお、図3の処理においては、ステップS5の条件又はステップS7の条件を満たした場合に、SO2ガスの導入量が減少される構成を示したが、何れか一方の条件を満たした場合にのみ、SO2ガスの導入量を減少させるように構成してもよい。また、別の条件として、制御部20は、SO2ガスの導入量を増加している期間、HClガスの量が平衡(飽和)になったか否かを判断するように構成してもよい。そして、平衡になったと判断した場合、制御部20は、SO2ガスの導入量の増加を停止し、SO2ガスの導入量を維持するように構成してもよい。平衡を判別する条件としては、例えばSO2ガスの増加率に対するHClガスの増加率の比率が閾値を下回った場合など、誤差変動分を差し引いて飽和を識別できる条件を適用すればよい。In the processing of FIG. 3, the configuration is shown in which the introduction amount of SO 2 gas is reduced when the condition of step S5 or the condition of step S7 is satisfied. Only the amount of SO 2 gas introduced may be reduced. As another condition, the
以上のように、実施形態1の循環流動層ボイラ1及びその運転方法によれば、固気分離装置11で捕集された流動材が滞留されるリターン部122に、SO2ガスが導入される。これにより、火炉10で排ガスにガス状のMClが多く排出されても、固気分離装置11においてMClを大きな割合で流動材へ付着させ、リターン部122において流動材に付着したMClとSO2ガスとを効率的に化学反応させることができる。すなわち、煙道13の前段で多くのMClを排ガスから除去することができる。したがって、リターン部122からMClが付着した流動材が火炉10に戻され、燃焼によってMClが再び融解されて、排ガスに排出されてしまうといった現象が、顕著に低減され、排ガス中のMCl濃度を顕著に低減できる。これらにより、リターン部122に設けられた過熱器14b及び煙道13に設けられた過熱器14aへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器14a、14bの腐食を大幅に抑制することができる。As described above, according to the circulating
特に、リターン部122に配置された過熱器14bにアルカリ塩が付着すると、アルカリ塩が付着し腐食した部分に流動材の摩擦が生じることで、減肉されやすいが、上記のMClの低減作用により、過熱器14bが減肉されることを顕著に抑制できる。
In particular, when the alkali salt adheres to the
また、実施形態1の循環流動層ボイラ1によれば、リターン部122に導入されたSO2ガスの一部は、ダウンカマー121を通って煙道13に流れる。このため、煙道13を流れる排ガス中のMClもSO2ガスと反応し、排ガス中のMClの濃度をより低減することができる。これによっても、煙道13に設けられる過熱器14aへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器14aの腐食を更に抑制できる。Further, according to the circulating
また、実施形態1の循環流動層ボイラ1及びその運転方法によれば、SO2ガスの濃度とHClガスの濃度とをそれぞれ計測する第1計測部126と第2計測部127とが、ダウンカマー121に配置される。そして、これらの計測結果に基づいてSO2ガスの導入量が制御される。ダウンカマー121では、火炉10から排ガスが入ってこないので、排ガスの影響が少ない状態で、リターン部122から送られてくるSO2ガスの濃度とHClガスの濃度とを計測できる。したがって、リターン部122における化学反応後のSO2ガスの濃度とHClガスの濃度とを正確に計測することができ、これらに基づきSO2ガスの導入量を正確に制御できる。Further, according to the circulating
また、実施形態1の循環流動層ボイラ1及びその運転方法によれば、図3のステップS3、S5、S7の判別結果に基づくSO2ガスの導入量の増減処理により、安定的に最適な量のSO2ガスを導入することができる。Further, according to the circulating
(実施形態2)
図5は、本発明の実施形態2に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。(Embodiment 2)
FIG. 5 is a configuration diagram showing a circulating fluidized bed boiler according to Embodiment 2 of the present invention.
実施形態2の循環流動層ボイラ1Aは、実施形態1の構成からリターン部122に配置される過熱器14bを除いた構成であり、その他は実施形態1と同様である。
A circulating fluidized bed boiler 1A of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the
リターン部122におけるSO2ガスの導入処理は、上述したように、煙道13に流れていくMClを大幅に低減させる効果を奏する。したがって、この導入処理により、煙道13に配置される過熱器14aへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器14aの腐食を大幅に抑制できるという効果を奏する。The SO 2 gas introduction process in the
(実施形態3)
図6は、本発明の実施形態3に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。(Embodiment 3)
FIG. 6 is a configuration diagram showing a circulating fluidized bed boiler according to Embodiment 3 of the present invention.
実施形態3の循環流動層ボイラ1Bは、煙突19へ送られる排ガスの一部に、SO2タンク15のSO2ガスを混ぜてリターン部122へ導入するように構成したものであり、その他は実施形態1と同様である。The circulating
煙突19から排出される排ガスには、SO2が僅かに含まれる。これを有効活用するため、実施形態3では、煙突19の前段からリターン部122まで配管171が通され、煙突19へ送られる排ガスの一部が配管171へ流され、かつ、配管171へSO2タンク15からSO2ガスが加えられるように構成される。そして、配管171からリターン部122へ導入部125を介してガスが導入されるように構成される。The flue gas discharged from the
排ガスに含まれるSO2ガスの濃度が略一定であれば、制御部20は、図3と同様の制御によりSO2ガスの導入処理により、リターン部122に供給されるSO2ガスを最適量に調整できる。一方、排ガスに含まれるSO2ガスの濃度が変化するのであれば、この濃度を計測し、制御部20が合計のSO2ガスの導入量を制御することで、リターン部122に供給されるSO2ガスを最適量に調整できる。If the concentration of SO 2 gas contained in the exhaust gas is substantially constant, the control unit 20 performs the SO 2 gas introduction process in the same manner as in FIG. Adjustable. On the other hand, if the concentration of SO 2 gas contained in the exhaust gas changes, this concentration is measured, and the
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、リターン部122に導入する硫黄元素含有化合物としてSO2ガスを適用した構成を一例として説明した。しかし、硫黄元素含有化合物としては、硫酸、あるいは、黄鉄鉱等の硫化鉱物など、アルカリ塩を硫化水素と硫化物とに置換できる化合物であれば、いずれの硫黄元素含有化合物を用いてもよい。硫酸を用いる場合、リターン部122へは液体として導入され、導入後、リターン部122においてガスに転移する。また、黄鉄鉱を用いる場合、リターン部122へは粒状の固体として導入され、導入後、加熱により次式(2)の反応が生じて、硫黄酸化物をリターン部122で発生させることができる。なお、リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部は、流動材が滞留する領域よりも上方の位置でかつループシールよりも上流に設けてもよい。
4FeS2+ 11O2 → 2Fe2O3 +8SO2 (2)Each embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments. For example, in the above embodiment, the configuration in which SO 2 gas is applied as the sulfur element-containing compound to be introduced into the
4FeS 2 + 11O 2 → 2Fe 2 O 3 + 8SO 2 (2)
また、上記実施形態では、リターン部122の導入部125は、SO2ガスと流動エアとを一緒に導入する構成としたが、流動エアの導入部とSO2ガスの導入部とが別々に設けられていてもよい。なお、ガス又は流体をリターン部へ導入する導入部は、ガス又は流体をリターン部へ注入する注入部と呼んでもよい。In addition, in the above - described embodiment, the
また、上記実施形態では、第1計測部126と第2計測部127との計測結果に基づき、計測結果が所定の条件を満たした直後に制御部20がSO2ガスの増減又は維持を切り替える制御方法を示した。しかし、制御部20は、例えばPID(Proportional-Integral-Differential )制御により、計測結果に基づきSO2ガスの導入量を制御してもよい。また、制御部20は、第1計測部126の計測結果のみを用いて、あるいは、第1計測部126の計測結果とHCl以外の物質の濃度計測結果とを用いて、SO2ガスの導入量を制御してもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。Further, in the above-described embodiment, the
本発明は、循環流動層ボイラ及びその運転方法に利用できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a circulating fluidized bed boiler and its operating method.
1、1A、1B 循環流動層ボイラ
10 火炉
11 固気分離装置
12 循環部
13 煙道
14a、14b 過熱器
15 SO2タンク
16 流量可変弁
19 煙突
20 制御部
121 ダウンカマー
122 リターン部
123 仕切り
124 リターンシュート
125 導入部
126 第1計測部
127 第2計測部
171 配管
Claims (6)
前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、
前記固気分離装置で捕集された固体粒子が、前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部と、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部と、
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測する第1計測部と、
前記第1計測部の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する制御部と、
を備える循環流動層ボイラ。 a furnace;
a solid-gas separator for collecting solid particles discharged from the furnace;
a return section in which the solid particles collected by the solid-gas separator are retained before being returned to the furnace;
an introduction section for introducing a sulfur element-containing compound into the return section;
a first measuring unit for measuring the concentration of the sulfur element-containing compound in a passage between the solid-gas separation device and the return unit;
A control unit that controls the introduction amount of the sulfur element-containing compound using the measurement result of the first measurement unit;
circulating fluidized bed boiler.
前記制御部は、前記第1計測部の計測結果と前記第2計測部の計測結果とを用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
請求項1記載の循環流動層ボイラ。 Further comprising a second measuring unit for measuring the concentration of hydrogen chloride in the passage,
The control unit uses the measurement result of the first measurement unit and the measurement result of the second measurement unit to control the introduction amount of the sulfur element-containing compound.
The circulating fluidized bed boiler according to claim 1 .
前記硫黄元素含有化合物の導入量の増加中に前記通路の塩化水素の量が平衡になったと判断した場合、あるいは、前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が予め設定された設定下限値から設定上限値の間にあると判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を維持し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定下限値より低くなったと判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を増加し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定上限値より高くなったと判断した場合、あるいは、前記通路の前記塩化水素の量が減少したと判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を減少させる、
請求項2記載の循環流動層ボイラ。 The control unit
When it is determined that the amount of hydrogen chloride in the passage has reached equilibrium while the introduction amount of the sulfur element-containing compound is increasing, or the amount of the sulfur element-containing compound in the passage is set from a preset lower limit value When it is determined that it is between the upper limit values, maintaining the amount of the sulfur element-containing compound introduced,
increasing the introduction amount of the sulfur element-containing compound when it is determined that the amount of the sulfur element-containing compound in the passage has become lower than the set lower limit;
When it is determined that the amount of the sulfur element-containing compound in the passage has become higher than the set upper limit value, or when it is determined that the amount of the hydrogen chloride in the passage has decreased, the introduction amount of the sulfur element-containing compound decrease the
The circulating fluidized bed boiler according to claim 2 .
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入し、
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測し、
前記硫黄元素含有化合物の濃度の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
循環流動層ボイラの運転方法。 A furnace, a solid-gas separation device for collecting solid particles discharged from the furnace, and a return section in which the solid particles collected by the solid-gas separation device are retained before being returned to the furnace. A method of operating a circulating fluidized bed boiler, comprising:
introducing a sulfur element-containing compound into the return section;
measuring the concentration of the sulfur element-containing compound in a passage between the solid-gas separation device and the return section;
Controlling the introduction amount of the sulfur element-containing compound using the measurement result of the concentration of the sulfur element-containing compound,
A method of operating a circulating fluidized bed boiler.
前記硫黄元素含有化合物の濃度の計測結果と塩化水素の濃度の計測結果とを用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
請求項4記載の循環流動層ボイラの運転方法。 Measuring the concentration of hydrogen chloride in the passageway,
Controlling the introduction amount of the sulfur element-containing compound using the measurement result of the concentration of the sulfur element-containing compound and the measurement result of the hydrogen chloride concentration,
A method of operating a circulating fluidized bed boiler according to claim 4 .
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定下限値より低くなった場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を増加し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定上限値より高くなった場合、あるいは、前記通路の前記塩化水素の量が減少した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を減少させる、
請求項5記載の循環流動層ボイラの運転方法。 When the amount of hydrogen chloride in the passage reaches equilibrium while the introduction amount of the sulfur element-containing compound is increasing, or when the amount of the sulfur element-containing compound in the passage is changed from a preset lower limit value to a preset upper limit value maintaining the introduction amount of the sulfur element-containing compound when it is between
increasing the introduction amount of the sulfur element-containing compound when the amount of the sulfur element-containing compound in the passage becomes lower than the set lower limit;
When the amount of the sulfur element-containing compound in the passage becomes higher than the set upper limit value, or when the amount of the hydrogen chloride in the passage decreases, reducing the introduction amount of the sulfur element-containing compound.
A method for operating a circulating fluidized bed boiler according to claim 5 .
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