JPH0355408A - 循環流動層を使用した炭材の燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、循環流動層で石炭等の炭材を効率良く燃焼さ
せ、燃焼熱を回収する方法に関する。

〔従来の技術〕

流動層を利用した燃焼装置は、多様な固体燃料を安定し
た条件下で効率良く燃焼することができる特徴を活かし
、種々の分野で利用されている。

また、この燃焼装置によるとき、燃焼時に発生するＳＯ
Ｘ，　　Ｎｏ．等の有害戊分も少なくなる。この燃焼装
置は、一つの槽内で炭材を流動化させるパブリング流動
層式と、槽外に飛散した炭材を槽内に循環させる循環流
動層式とに大別される。この循環流動層式の燃焼装置は
、空塔速度を大きくし炭材．熱媒体等を積極的に循環さ
せているので、良好な混合特性及び高い伝熱特性が得ら
れる。また、均一な温度場の中で燃料と空気との接触が
充分に行われることから、低温燃焼が可能となり、流動
槽を構戊する部材の耐久性が向上することは勿論、サー
マルＮＯＸ　の発生も抑制される。

第４図は、すでに知られている循環流動層式の燃焼装置
の一つを示す（特公昭５７−２８０４６号公報，特公昭
５９−１３６４４号公報等参照〉。

この燃焼装置においては、流動層燃焼室４１にランス４
２から石炭が吹き込まれる。石炭は、流動層燃焼室４ｌ
の底部から導管４３を介して吹き込まれた流動化ガスに
よって流動状態に維持される。そして、流動化ガスに含
まれている酸素及び二次ガス導入管４４から吹き込まれ
る空気によって石炭が燃焼し、燃焼ガスは流動層燃焼室
４１内を上昇する。

流動層燃焼室４１の内部には、水等の冷媒を循環させる
管を多数備えた冷却面４５が設けられている。

また、流動層燃焼室４１の炉壁部分にも、同様な構造を
もつ冷却面４６が設けられている。

燃焼ガスが炉内を上昇する過程で冷却面４５及び冷却面
４６を流れる冷媒と熱交換され、燃焼ガスの保有熱は高
温の冷媒として外部に取り出される。

他方、熱交換後の燃焼ガスは、分離器４７に送られる。

この分離器４７にも、同様な構造をもつ冷却面４８が設
けられている。流動層燃焼室４ｌから送り出された燃焼
ガスは、この分離器４７を下降流として流れる。この過
程で、燃焼ガスの保有熱は、更に冷却面４８によって系
外に取り出される。また、燃焼ガスに浮遊している未燃
焼炭材．灰分等の粒子は、燃焼ガスから分離され、返送
管４９を経由して流動層燃焼室４１に戻される。他方、
冷却された燃焼ガスは、排気管５０を経て排熱ボイラー
５１に送られ、更に抜熱された後、集塵機５２に送られ
る。

集塵機５２で除塵された燃焼ガスは、排ガスとして系外
に放出される。他方、燃焼ガスから分離したフライアッ
シュは、導管５３を介して流動層熱交換器５４に送り込
まれる。流動層熱交換器５４には、返送管４９の途中に
接続された導管５５を介して、分離器４７で分離された
固形物質の一部も送り込まれる。これらの固形物質は、
導管５６から吹き込まれる酸素含有ガスによって流動化
される。このガスは、フードで集められ、二次ガスとし
て二次ガス導入管４４から流動層燃焼室４１に吹き込ま
れる。

また、流動層熱交換器５４内の固形物質の保有熱は、導
管５７から吹き込まれる酸素含有ガスと交換される。こ
のようにして予熱された酸素含有ガスは、流動化ガスと
して導管４３から、及びキャリアガスとしてランス４２
から流動Ｎ燃焼室４１の内部に吹き込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

この燃焼装置においては、集塵機５２で燃焼ガスから分
離されたフライアッシコは、その全量が導管５３を介し
て流動層熱交換器５４に送り込まれ、部は排出管５８か
ら系外へ排出され、残りは流動層燃焼室４１に返送され
る。このような従来の装置においては、次のような問題
があった。

すなわち、流動層燃焼室４ｌからの燃焼ガスは、排熱ボ
イラー５１でその顕熱が回収される。したがって、集塵
機５２で燃焼ガスから分離されるフライナッシュは、比
較的低温の状態で導管５３を介して流動層熱交換器５４
に送り込まれる。ところが、流動層熱交換器５４に送り
込まれたフライアッシュは、導管５５から送り込まれる
高温の固形物質と合流するため、排出管５８から排出さ
れるときのフライアッシュの温度は、導管５３を通過す
るフライアッシ１の温度より高くなる。このため、この
燃焼装置全体の熱バランス上、排出管５８から排出され
るフライアッシ一の排出時の顕熱による損出は大きいも
のとなる。さらに、排出されるフライアフシュの温度が
高いので、排出管５８に続くフライアッシュ切出し装置
（図示せず〉は耐熱構造が必要となり、設備費が高いも
のとなる。

一方、導管５３を介して流動層熱交換器５４に送り込ま
れるフライアッシ一の流量は、集塵機５２で分離された
フライアッシュの全量であるので、導管５３の容量は大
きなものを必要とする。

そこで、本発明は、集１！機で燃焼ガスから分離された
フライアッシュのうち、比較的粒径の大きなものだけを
流動層燃焼室に返送し、燃焼熱を回収することを目的と
する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の炭材燃焼方法は、その目的を達戊するために、
流動層燃焼室内で流動状態にされた炭材を燃焼させ、未
燃威分及び灰分と共に燃焼ガスを分離器に送り、該分離
器で前記未燃成分及び灰分を燃焼ガスから分離して前記
流動層燃焼室に返送しながら炭材を燃焼させ、且つ前記
未燃成分及び灰分が分離された燃焼ガスを対流ボイラ及
び集塵機を経て系外に放出させる際、前記集塵機で燃焼
ガスから分離されたフライアッシュのうち、粒径２μｍ
以上のものを分級して前記流動層燃焼室に吹き込むこと
を特徴とする。

〔作用〕

フライアッシュ中の未燃戊分の割合は、粒子径が大きく
なるほど多くなる。そこで、未燃或分が残留している粒
径２μｍ以上のフライアッシュのみを流動層燃焼室に返
送することにより、装入された炭材が燃焼に消費される
割合を高め、より多くの熱量を得ることができる。

一方、粒径２μ巾未満のフライアッシ一にあっては、そ
の中心部までほぼ完全に燃焼しているので、流動層燃焼
室に返送することなく排出する。

排出される粒径２μｍ未満のフライアッシュは、比較的
低い温度であるので、排出時の顕熱による損失は小さく
、切出し装置の耐熱構造も必要としなくなる。また、粒
径２μｍ以上のフライアッシュの流動層燃焼室への返送
用導管の容量も小さなものですむ。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第ｌ図は、第１実施例において使用した燃焼装置の概略
を示す。

粒状石炭ｌを炭材として流動層燃焼室２の下部に装入す
る。また、粒状石炭１が燃焼するときに発生するＳＯＸ
をＣａＳＯ＊として固定するために、粒状の石灰石を必
要に応じて装入する。流動層燃焼室２の底部には、空気
供給源に接続されている一次空気導入管３が開口してい
る。この一次空気導入管３から吹き込まれた一次空気に
よって、粒状石炭．粒状石灰石等が流動層燃焼室２内下
方に比較的濃厚な流動層４として維持される。

流動層４の上部にあたる位置に、二次空気導入管５が開
口している。二次空気導入管５から吹き込まれた空気は
、一次空気導入管３からの空気と相俟って、粒状石炭１
の燃焼を促進させる。このときに発生した燃焼熱は、主
として粒状石炭，石灰粒，粒状灰分等の固形物質に担持
され、この固形物質から周囲に輻．射熱として放散され
る。そこで、流動層燃焼室２の内部に、第４図の冷却面
４５．４６と同様に内部に水等の流体を循環させる配管
系を備えた抜熱機構（図示せず）を設け、燃焼熱を高温
流体として系外に取り出す。

この燃焼によって生戊した燃焼ガスは、微細な未燃炭材
，石灰石．灰分等の粉塵と共に、流動層燃焼室２内を上
昇し、その上部に取り付けられた連結管６を介してサイ
クロン７に送られる。サイクロン７で粉塵が分離された
燃焼ガスは、排気管８を経由して対流ボイラー９に送ら
れ、熱回収される。そして、この燃焼ガスは、第１集塵
機１０及び第２集塵機１１で除塵された後、一ブロア１
２によって系外に放出される。ここで、第ｌ集塵機ｌＯ
では粒径２μｍ以上の固形物質を排ガスから分離し、第
２集塵機１１で微細な粉塵゛を分離する。これら集塵機
１０．　１１としては、たとえば、サイクロン，マルチ
クロン，バグフィルター，電気集塵機等が使用される。

他方、サイクロン７で燃焼ガスから分離された粉塵は、
返送管１３を下降し、返送管ｌ３の下部に設けられたニ
ューマチッタフィーダ１４によって流動層燃焼室２に返
送される。

第１集塵機１０で燃焼ガスから分離された粒径２μｍ以
上のフライアッシュは、粗粒返送管ｌ５を経て流動層燃
焼室２内に返送される。この粗粒返送管ｌ５は、二次空
気導入管５よりも上方で、流動層燃焼室２の内部に開口
していることが好ましい。

この位置は、流動層燃焼室２の内圧が比較的低く、フラ
イアッシュの吹込みに必要な圧力を小さくすることがで
きる。また、二次空気導入管５から吹き込まれた空気に
よって流動層燃焼室２内の酸素濃度が高くなっている部
分であるため、フライアッシュ中心部にある未燃部分の
燃焼が良好に行われる。

このように、流動層燃焼室２に装入された粒状石炭１は
、連結管［３＜サイクロン７Ｑ返送管１３時二一一マチ
ックフィーダ１４ｅ＞流動層燃焼室２の炉外循環経路の
外に、排気管８に流入した燃焼ガスからも未燃或分が回
収されて、流動層燃焼室２に返送される。したがって、
粒状石炭１の、燃焼に消費される割合が高くなり、石炭
単位量当たり大きな熱量を得ることができる。

一方、第２集塵機ｌ１で燃焼ガスから分離された粒径２
μｍ未満のフライアッシュは、排出管ｌ６を介して系外
に排出される。

第１実施例では複数の集塵機１０．　１１を設け、上流
側の第ｌ集塵機ｌＯにより燃焼ガスから分離した粗粒の
フライアッシ５を流動層燃焼室２に返送している。この
ように集塵機を多段に配置するとき、個々の集塵機に対
する負荷が小さくなり、集塵効率が上昇する。しかし、
これに拘束されることなく、一台の集塵機を使用するこ
とも可能である。

１２図は、一台の集塵機を使用したＪＲ２実施例を説明
するための図である。この場合、集塵機２ｌで燃焼ガス
から分離されたフライアッシュは、分級器２２で、粒径
２μｍ未満の細粒部分と粒径２μｍ以上の粗粒部分とに
分級される。この細粒部分は排出管２３から系外に排出
されるが、粗粒部分は粗粒返送管ｌ５を介して流動層燃
焼室２に返送される。

分級器２２としては、風力分級器．振動篩分器等を使用
することができる。

この例にあっては、第１実施例に比較して一台の集塵機
２ｌによって、流動層燃焼室２に返送される粗粒部分が
得られるので、設備費が軽減され、また集塵機の保守，
管理も簡単なものとなる。

第３図は、粗粒のフライアッシュのみを流動層燃焼室２
に返送することにより得られる効果を具体的に表したグ
ラフである。図中実線の曲線は、フライアッシュの粒度
分布（累積分布）を示し、鎖線の曲線は、分級点のフラ
イアッシュ粒径とこの分級点粒径未滴のフライアッシュ
中の未燃炭素分の割合（累積分布）を示す。この図から
明らかなように、流動層燃焼室２に返送するフライアッ
シュの分級点を粒径２μｍとすることにより、全体の８
５％（粒度分布累積ふるい下ｌ５％に相当）の量のフラ
イアッシュの返送により、未燃炭素分の９９％（灰中未
燃焼炭素累積ふるい下１％に相当〉を流動層燃焼室２に
返送することができる。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、集塵機で燃
焼ガスから分離されたフライアッシュの粗粒部分を流動
層燃焼室に返送しながら、炭材の燃焼を行っている。そ
のため、流動層燃焼室に装入された炭材の極めて高い割
合を燃焼に消費することができ、高い燃焼効率が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例で使用した装置の概略を示し、第２
図は第２実施例で使用した装置の概略を示し、第３図は
本発明の効果を具体的に表したグラフである。他方、第
４図は、従来の燃焼装置を示す。 ｌ：粒状石炭（炭材）２；流動層燃焼室５：二次空気導
入管　　　７ニサイクロン（分離器）９：対流ボイラー
　　　　１０．　１１．　２１：集ＩＩ機１５：粗粒返
送管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流動層燃焼室内で流動状態にされた炭材を燃焼させ
   、未燃成分及び灰分と共に燃焼ガスを分離器に送り、該
   分離器で前記未燃成分及び灰分を燃焼ガスから分離して
   前記流動層燃焼室に返送しながら炭材を燃焼させ、且つ
   前記未燃成分及び灰分が分離された燃焼ガスを対流ボイ
   ラ及び集塵機を経て系外に放出させる際、前記集塵機で
   燃焼ガスから分離されたフライアッシュのうち、粒径２
   μｍ以上のものを分級して前記流動層燃焼室に吹き込む
   ことを特徴とする循環流動層を使用した炭材の燃焼方法
   。