JPH0493503A

JPH0493503A - 流動床燃焼装置の運転方法

Info

Publication number: JPH0493503A
Application number: JP20758890A
Authority: JP
Inventors: Naoharu Hayashida; 直治林田; Yuichi Fujioka; 祐一藤岡; Yukihisa Fujima; 藤間　幸久; Yajuro Seike; 彌十郎清家; Hiroshi Akiyama; 寛秋山; Yoshito Ogawa; 義人小川
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1992-03-26
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: JP2726742B2

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、石炭等の固体燃料や石炭・水混合スラリ（以
下ＣＷＭという）、重質油等の液体燃料の燃焼から発生
する亜酸化窒素（Ｎ、Ｏ）及びアルカリ金属等を低減す
ることができる流動床燃焼装置の運転方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、石灰石やドロマイト等を流動媒体として、石
炭等の固体燃料又はＣＷＭ、重質油等の液体燃料を最適
な脱硫温度８００〜８５０℃の範囲で燃焼させ炉内脱硫
、脱硝を同時に行なう加圧流動床燃焼ボイラの実用化研
究が盛んに行なわれている。

（発明が解決しようとする！！題］）ｈＯは、炭酸ガスと同様の温室効果を有し、また、フ
ロンガスと同様に成層圏のオゾン層破壊の原因物質とな
るために、近時地球規模の環境問題に関連して注目され
るようになった。

二〇Ｎ、０は、一般に高温度（＋３００℃以上）での燃
焼方式（微粉炭燃焼、ガス燃焼、油燃焼等）では殆ど生
しないが、加圧流動床燃焼ボイラ等では、炉内脱硫温度
の関係上、低温度（７００℃〜９００’Ｃ）で燃−焼が
行なわれるために、かなりの濃度で発生することが判明
した。

反応的には、ＮｔＯは化石燃料中に含まれる窒素フＸ″ 分１１（ＣＮ等の中間体を経て生成するものと想定さ　
１）れている、そして）ＩｔＯはいったん生成しても、
高温度の燃焼場では次式により分解されるものとされて
いる。

Ｎ、Ｏ＋ｌｌ（水素ラジカル）→Ｎ、＋Ｏ）ｌ即ち、燃
焼過程中で生じるＨラジカルによりＮ２０が分解される
ため、高温度燃焼ではＮ、Ｏは生成しないと考えられて
いる。しかし、前記の７００゜〜９００“Ｃの低温度で
は、このＮｚＯの分解が充分に行なわれず、燃焼排ガス
中のＮｔＯの濃度が高いこととなる。

前記の従来の加圧流動床ボイラ等の流動床燃焼装置では
、脱硫（Ｓｏ、）、脱硝（ＮＯ）の技術的検討はかなり
進められているが、窒素酸化物の一つである亜酸化窒素
（ＮＺＯ）の低減方法の技術的検討は殆んどなされず、
前記のように、最近地球環境上特に問題ある物質として
注目されＮ、Ｏの低減方法の気及びヒユームは、加圧流
動床燃焼装置の後流側で稼動しているガスタービン等に
使用されている材料の腐食を発生させるために、アルカ
リ金属等の蒸気およびヒユームの低減方法の確立も急が
れている。

本発明は、以上の点に鑑み、発生する燃焼排ガス中の亜
酸化窒素（ＮＸＯ）と亜硫酸ガス（ＳＯ，）、及びアル
カリ金属等の金属の蒸気とミストを低減させることがで
きる流動床燃焼装置の運転方法を提供しようとするもの
である。

〔課題を解決するための手段］本発明の流動床燃焼装置の運転方法は、次の手段を講し
た。

（１）流動床温度を９００℃以上、１０００℃以下に制
御して燃焼を行ない、燃焼排ガス中の亜酸化窒素（Ｎｅ
ｏ）、及び亜硫酸ガス（ＳＯｘ）を低減させるようにし
た。

（２）前記（１）の発明において、燃焼排ガスを冷却し
てその温度を低下させ、燃焼排ガス中の金属の蒸気とヒ
ユームを燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させる
ようにした。

〔作用］前記の本発明（１）においては、流動床温度を９００℃
以上とすることによって、流動床内で発生したＮ２０は
容易にＮ２と０２とに分解され、従来の流動床温度（８
００℃〜８５０’Ｃ）の場合に比して著しく燃焼排ガス
中のＮｚＯが低減される。また、燃焼排ガス中の３０２
濃度も、従来の前記の流動床温度の場合に比して低減さ
れる。

一方、流動床温度が１０００’Ｃ超えると、流動床内の
灰が大径のクリンカーを形成して流動床燃焼装置の運転
の安定化の障害となるために、本発明（１）では、流動
床温度の上限を１０００℃とすることによって、流動床
燃焼装置を安定して運転できるようにした。

前記本発明（２）においては、流動床温度を従来より上
げることによって、燃焼排ガス中のアルカリ金属等の金
属Ｎａ、　Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、　Ｖ等の蒸気及びヒユーム
の濃度が上昇するが、燃焼排ガスを冷却することによっ
て、これら金属の蒸気及びヒユームの分圧を下げて、こ
れら金属を燃焼排ガス中に含まれる灰中にａ縮・付着さ
せ、これによって、燃焼排ガスが清浄化される。

［実施例］本発明の第１の実施例を第１図に、同実施例における排
ガス中のＮｅｏ、　ＳＯ２，Ｎｏの分析結果を第２図に
示す。

第１図に示す本実施例は、加圧流動床燃焼ボイラの運転
方法に係るもので、流動床１１は、図示しない加圧容器
の内側に設けた水冷壁５に囲まれ、分散板６上に形成さ
れている。流動床は、分散板の下方から供給されるガス
によって粒子が浮遊し、ガスにより混合攪拌されている
状態であり、その上方には粒子の存在割合が流動床より
も１桁以上小さくなったフリーボード１２が存在する０
石炭１０２と石灰石１０３は、供給ノズル２．３からそ
れぞれ流動床１１へ供給され、空気１０１は空気供給ノ
ズル■から風箱１０を経て、多数の小孔を有する分散板
６を通って上方へ向って流れ流動床１１へ供給される。

水冷壁５と流動床１１内に設置された冷却管４とには、
流動床１１内の反応熱を除去するため、それぞれ冷却水
１０５．１０４が供給されている。流動床Ｉｌ内の粗大
粒子は、流動床１１の下部に開口する排８管９から排出
される。燃焼排ガスは、フリーボード１２で燃焼ガスに
随伴された未燃粒子および以下説明する脱硫剤粒子を重
力分級により分離した後、排出ロアからダストを含んだ
燃焼排ガス１０６として排出される。

本実施例では、まず初めに前記の流動床１１及びフリー
ボード部１２に空気供給ノズル１がら空気を通気し、こ
れらの部分を１６ａｔａに加圧する。

粉砕、分級した石炭１０２（粒径２．０ｍ以下の豪州炭
）と脱硫剤粒子としての石灰石の粒子１０３（粒径１．
４１〜０．５ｍの日本産）は、それぞれ石炭供給ノズル
２と石灰石供給ノズル３より供給され、高さ約１ｍの流
動床１１を形成する。流動床１１の空塔速度は０．８〜
１．０ｍ　／ｓｅｃ、　Ｃａ／　ｓのモル比を２．０前
後に調整する。

以上の条件の下に、流動床１１において石炭１０２の燃
焼が行なわれるが、この際、流動床１１の温度は、石炭
１０２の供給量と冷却管４に通水する水量によって９０
０℃以上１０００’Ｃ以下に調整される。

第１図に示す加圧流動床ボイラにおいて、石炭を燃焼さ
せた場合の燃焼排ガス中の亜酸化窒素（Ｎ、０）、酸化
窒素（ＮＯ）及び亜硫酸ガス（ＳＯ，）の濃度を計測し
た結果を第２図に示す。

Ｎ、Ｏの分析針はガスクロマトグラフィ（島津製作所製
０ＥＣＤ検出器）、ＮＯは連続ＮＯＸ計（柳本製作所製
の化学発光法）　、ＳＯｘは連続ＳＯｘ計（非分散型赤
外法）を用いた。

従来の加圧流動床燃焼ボイラ（１５ａ　ｔａ　）の流動
床温度は、脱硫効率を考慮して８００〜８５０℃の運用
を行なっていたが、上記の計測結果から判るように、こ
の場合には、Ｎｅｏ濃度は１６０〜１９０ｐｐ−の高濃
度を示した。流動床温度を９００〜１０００℃に上げる
と、Ｎ、Ｏは流動床温度を８００〜８５０℃時に比べ約
１／１００以下に低減（２〜３ｐρ−）することが判明
した。一方、ＳＯ２濃度は、流動床温度８００〜８５０
℃で約６０ｐｐ−あったものが流動床温度を９００〜１
０００℃に設定すると約４０ｐｐｍに低減することが判
明した。　ＮＯは、流動床温度に殆んど影響されなかっ
た。

以上のように、本実施例では、流動床温度を９００〜１
０００℃に維持することでＮｚＯ，Ｓｏｗを大幅に低減
させることができることが！認された。

また、流動床１１温度が１０００℃を趨えると、流動床
１１内の灰が大径のクリンカーを形成して加圧流動床燃
焼ボイラの安定運転に障害を来すが、本実施例では、流
動床１１の温度を９００℃以上１０００℃以下に設定し
ているために、灰の大径のクリンカーが発生せず、加圧
流動床燃焼ボイラの運転を安定に行なうことができる。

本発明の第２の実施例を、第３図によって説明する。

本実施例では、前記第１の実施例の燃焼排ガス１０６の
排出ガス管１０７に、ガス冷却器１３を設け、燃焼排ガ
ス１０６の温度を７５０℃以上８５０℃以下に冷却する
ようにした。

本発明の第３の実施例を、第４図によって説明する。

本実施例では、前記第１の実施例のフリーボード部１２
に空気、燃焼排ガス等の二次供給ガス１０７が供給され
る二次供給ガスライン１０８を設け、燃焼排ガス１０６
の温度を７５０℃以上８５０℃以下に冷却するようにし
た。

第３図及び第４図に示される加圧流動床ボイラにおける
石炭の燃焼排ガス中のアルカリ金属の蒸気およびヒユー
ムの計測結果を、第５図に示す。

これによると、燃焼排ガス温度９５０”Ｃでは、ア）Ｌ
、ｔ）す金属は２〜６　ｐｐｍの高濃度を示すが、これ
を冷却するとアルカリ金属の濃度が減少し、燃焼排ガス
温度を約７５０℃冷却すると０．０２〜０．０３ｐｐ−
に低減することを示している。

従って、前記第２及び第３の実施例においては、前記の
ように、燃焼排ガス１０６の温度を７５０〜８５０℃に
冷却することによって、燃焼排ガス１０６中のアルカリ
金属等（Ｎａ、　Ｋ　、Ｍｇ、Ｃａ、　Ｖ等）の蒸気及
びヒユームの分圧が下げられ、これによって、これら金
属は燃焼排ガス中に含まれる灰中に凝縮・付着し、燃焼
排ガス中のこれら金属の蒸気及びヒユーム濃度を著しく
低減させることができる。

この灰に凝縮・付着したアルカリ金属等の金属はサイク
ロン等によって容易に燃焼排ガス１０６がら分離し系外
に排出することが可能である。

Ｃ発明の効果〕以上説明したように、請求項（１）に記載の本発明は、
流動床燃焼装置の流動床温度を９００〜１０００℃に維
持するという簡単な手段によって地球温室効果および成
層圏オゾン層破壊の原因物質のひとつである＋１２０及
びＳＯＸを容易に効果的に低減することができ、また同
時に、流動床において灰の大径タリンカー化を防止して
流動床燃焼装置を安定に運転することができる。

請求項（２）に記載の本発明では、請求項（１）に記載
の本発明の前記の効果に加えて、アルカリ金属等の金属
の蒸気とヒユームを、燃焼排ガスの温度を下げることに
よって燃焼排ガスに含まれる灰中に凝縮・付着させるこ
とによって、燃焼排ガスより容易に分離され、流動床燃
焼装置の後流で稼動しているガスタービン等のｕｋ流側
機器の材料腐食を防止し、その寿命は大幅に延ばすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に用いられるｊＪＤ圧流
動床燃焼ボイラの縦断面図、第２図は同実施例における
燃焼排ガス中のＮＩＯ，ＳＯＸ、Ｎｏ濃度の計測結果を
示すグラフ、第３図及び第４図はそれぞれ本発明の第２
及び第３の実施例に用いられる加圧流動床燃焼ボイラの
縦断面図、第５図は前記第２及び第３の実施例における
燃焼排ガス中のアルカリ金属等の蒸気およびヒユームの
計測結果を示すグラフである。Ｉ・・・空気供給ノズル、　　２・・・石炭供給ノズル
、３・・・石灰石供給ノズル、４・・・冷却管、５・・
・水冷壁、　　　　　　６・・・分散板、７・・・排出
ガス管、　　　９・・・排出管、１０・・・風箱、　　
　　　　１１・・・流動床、１２・・・フリーボード、
　　１３・・・ガス冷却器、１０１・・・空気、　　　
　　　１０２・・・石炭、１０３・・・石灰石、　　　
　　１０４．１０５・・・冷却水、１０６・・・燃焼排
ガス、　　　１０７・・・二次供給ガス、１０日・・・
二次供給ガスライン。代理人　弁理士　坂　間　　　暁外２名第１　図第２図）Ｂ　度　（℃）娩３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）流動床温度を９００℃以上、１０００℃以下に制
御して燃焼を行ない、燃焼排ガス中の亜酸化窒素、及び
亜硫酸ガスを低減させることを特徴とする流動床燃焼装
置の運転方法。
（２）前記燃焼排ガスを冷却してその温度を低下させ、
燃焼排ガス中の金属の蒸気とヒュームを燃焼排ガスに含
まれる灰中に凝縮・付着させることを特徴とする請求項
（１）に記載の流動床燃焼装置の運転方法。