JPH0517312U - 流動床燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭酸カルシウムを含む石灰石、ドロマイト等
の脱硫作用のある流動材を用いる流動床燃焼装置におい
て、脱硫反応を促進すると共に、流動材の細粉化とキャ
リーオーバを防止して、運転条件を安定させ運転費のコ
ストアップを避ける。 【構成】 脱硫作用のある炭酸カルシウムを含む流動材
を用いる流動床燃焼装置において、下部流動床１２ａの
床温度をほヾ９００℃以下とし上部流動床１２ｂの床温
度をほヾ９００℃以上とした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、流動床形態を利用した加熱炉、燃焼炉などの流動床燃焼装置に関す る。

【０００２】

【従来の技術】

流動床燃焼装置においては、一定の粒度の粒子（流動材と呼ぶ）を流動床燃焼 炉内に一定量投入して蓄え、その下方から気体を通気し、その流量を増加させて ゆく。そうすると、粒子間を吹き抜ける気体量が少なく粒子が底部に堆積した状 態の固定床から、通気量を増加させるに従って粒子間の吹き抜け流速が速くなり 、粒子が吹き上げられ、粒子間の空間が大きくなり再び落下するようになる。さ らに通気量を増加させると、粒子の上下運動が激しくなり、多数の気泡の周りは 粒子が気泡の跡を埋めるように流下して流動床を形成する。この流動床を形成す る炉内流速を空塔速度と呼ぶ。

【０００３】 この流動床では、流動床内温度が均一で、かつ、熱伝達率が大きいので、流動 床内に各種反応管など加熱体を挿入することにより、局所的な、熱焼損のない均 一加熱を有効に得ることができる。

【０００４】 さらにこの流動床を形成する流動材の温度を石炭、木片、バークあるいはゴム 等の燃料の発火温度以上に維持すれば自然を呈し、多種、多様燃料の燃焼を行う 上で有効である。

【０００５】 また、流動材として石灰石、ドロマイトを使用することにより、下記の式によ る脱硫反応が効果的に得られ公害防止規制上設置される排焼脱硫装置が不用とな り、大巾なイニシャルコストの低減を図ることができる。 （１）流動床燃焼炉内が常圧の場合 ＣａＣＯ₃ →ＣａＯ＋ＣＯ₂ ＣａＯ＋ＳＯ₂ ＋１／２Ｏ₂ →ＣａＳＯ₄ （２）流動床燃焼炉内が加圧の場合 ＣａＣＯ₃ ＋ＳＯ₂ ＋１／２Ｏ₂ →ＣａＳＯ₄ 図２に従来の加圧型の流動床燃焼装置の一例を示す。同図において、燃焼炉１ １内には、脱硫作用のある石灰石、ドロマイト等の流動材が予め投入されており 、この流動材内には被加熱媒体が流れる伝熱管１３が挿入装着されている。

【０００６】 空気コンプレッサ１４等からは、燃焼用空気が燃焼炉１１の下部に連設された プレナムチャンバ１５及び多孔板１６をへて燃焼炉１１内へ送気され、圧力調整 弁１７によって燃焼炉１１内を一定圧に加圧にすることによって流動材が流動化 し流動床１２を形成する。

【０００７】 一方、図２には図示されていないが、別途高温ガス発生炉から高温ガスを上記 同様プレナムチャンバ１５へ送気することによって流動材を石炭等の燃料の発火 温度に加熱した後、石炭貯蔵ホッパ１８ａから石炭供給機１８ｂ及び供給管２０ をへて燃料を燃焼炉１１内へ供給すると、燃焼が始まり流動材がより高温に加熱 されるので、高温ガス発生炉からの高温ガスの送気を停止する。この状態におい て燃料からの発熱量と伝熱管１３の吸熱量と流動材の温度とは常に相関関係があ り、燃焼ガスの脱硫反応効果が得られるほヾ８５０℃程度の流動床１２の温度を 維持するように石炭供給量を制御し所定の運転条件を作る。

【０００８】 この状態で炉内脱硫が効果的に促進されるが、流動床１２内の未反応の流動材 が消耗してゆくので、流動材貯蔵ホッパ１９ａから流動材供給機１９ｂ及び供給 管２０をへて所定量の流動材が燃焼炉１１内に投入される。

【０００９】 なお、燃料中の灰分及び脱硫反応済みの流動材等の一部は、図示されていない 燃焼炉１１下部に設置されている抜出し管から炉外へ抜出し、一部は燃焼ガスと ともにキャリーオーバし、燃焼炉１１の上部の排ガスダクト２１及び捕集機２２ にて捕集され系外へ抽出され、燃焼ガスは熱交換器２３等をへて熱回収後減圧後 大気へ放出される。

【００１０】 なお、この流動床燃焼装置のコンパクト化を図るためには、燃焼炉１１内を常 圧に対して加圧した加圧流動床燃焼装置とすることが有利である。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、以上述べた従来の流動床燃焼装置では、次のような問題がある。

【００１２】 すなわち、流動床燃焼装置においては、炉内脱硫が可能であると同時に公害規 制上低ＮＯ_X （低窒素酸化物）化も併せて不可欠な問題であり、低ＮＯ_X 化に対 しては流動床の温度を高くする（９００〜９５０℃）ことが要求される。

【００１３】 流動床燃焼装置での脱硫反応は前記の反応式によって行なわれるが、流動床の 温度が高くなると、石灰石又はドロマイト等の流動材は、生石灰（ＣａＯ）にな る割合が増加する。生石灰は石灰石等に対して比重が軽くかつ細粉化しやすく、 未反応のまヽ燃焼ガスとともにキャリーオーバして系外へ放出され、燃焼炉内の 流動材の減少又は追加する流動材の量が増大し、運転条件の変動及び運転費のコ ストアップとなる不具合がある。

【００１４】 本考案は、以上の問題点を解決することができる流動床燃焼装置を提供しよう とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

本考案は、脱硫作用のある炭酸カルシウムを含む脱硫材を用いる流動床燃焼装 置において、流動床下部の床温度をほヾ９００℃以下とし、流動床上部の床温度 をほヾ９００℃以上とした。

【００１６】

【作用】

本考案の流動床燃焼中においては、流動床下部の温度は脱硫反応に最適なほヾ ９００℃以下の温度であり、流動材による燃焼ガスの脱硫が効果的に促進される 。

【００１７】 一方、流動床上部は低ＮＯ_X 化に最適なほヾ９００℃以上の高温（ほヾ９００ 〜９５０℃とするのが望ましい）であって燃焼ガスの低ＮＯ_X 化が図られる。反 面流動床下部での燃料の燃焼によって発生したＣＯ₂ を含んだ排ガスと流動材と が常に接触しており、換言すればＣＯ₂ 分圧が高い雰囲気下にあり、前記の流動 床上部の高温場で石灰石等の炭酸カルシウムを含む流動材が生石灰に分解するこ とを中断し、流動材の細粉化及びキャリーオーバが効果的に抑制される。

【００１８】 従って、本考案によれば、効果的に公害規制上不可欠な炉内脱硫及び低ＮＯ_X 化が促進されると共に実施を図り流動材の細粉化とキャリーオーバを防止して、 運転条件の変動と運転費のコストアップを避けることができる。

【００１９】 なお、本考案における炭酸カルシウム（ＣａＣＯ₃ ）を含む流動材とは、炭酸 カルシウムを主成分とする石灰石に加えて、その組成中に炭酸カルシウムが含ま れるドロマイト（ＣａＣＯ₃ ・ＭｇＣＯ₃ ）等を含むものとする。

【００２０】

【実施例】

本考案の一実施例を、図１によって説明する。本実施例は、図２に示すものと 同様に加圧型流動燃焼装置に係るものであって、図１において、従来例を示す図 ２に示したものと同一部分には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２１】 本実施例における流動床は、床温度がほヾ９００℃以下の下部流動床１２ａ及 びほヾ９００〜９５０℃の上部流動床１２ｂから成りそれぞれに対応した伝熱管 １３ａ及び１３ｂが挿入設置される。また燃料としての石炭は、石炭貯蔵ホッパ １８ａの下部に接続された石炭供給機１８ｂより、２本の供給管２０、２０′を 経て、それぞれ下部流動床１２ａと上部流動床１２ｂへ供給されるようになって いる。また流動材貯蔵ホッパ１９ａの下部は、流動材供給機１９ｂを介して前記 供給管２０に接続されている。さらに、下部流動床１２ａの断面積は、上部流動 床１２ｂの断面積より大きく構成され、下部流動床１２ａにおいては上部流動床 １２ｂより空塔速度が小さい流動化条件となるようになっている。

【００２２】 以上のように構成された本実施例では、図２に示される従来の流動床燃焼装置 と同様に、空気コンプレッサ１４等から燃焼用空気がプレナムチャンバ１５及び 多孔板１６を経て燃焼炉１１に送気され、圧力調整弁１７によって一定加圧の状 態で流動材を流動化させ燃焼炉１１内に流動床を形成する。

【００２３】 一方、図示されてないが別途高温ガス発生炉に１の高温ガスをプレナムチャン バ１５へ送気し流動床を石炭等燃料の発火温度に加熱後、燃料（石炭）を燃焼炉 １１内へ供給し、上部流動床１２ｂの温度がほヾ９００〜９５０℃、下部流動床 １２ａの温度がほヾ９００℃以下の所定の流動床温度を保持しながら上記高温ガ スを停止する。それ以降は、図２に示される従来の流動床燃焼装置と同様に、石 灰石の供給又は灰の系外への抜き出し等の操作を行ないながら、供給管２０，２ ０′を介してそれぞれ下部流動床１２ｂと上部流動床１２ａに燃料（石炭）を供 給し、上部流動床１２ｂの温度をほヾ９００〜９５０℃、下部流動床１２ａの温 度をほヾ９００℃以下に維持して燃焼が行なわれる。

【００２４】 以上の通り、本実施例では、下部流動床１２ａの温度は、石灰石による脱硫反 応に最適なほヾ９００℃以下に維持され、流動材としての石灰石による燃焼ガス の脱硫が効果的に促進される。

【００２５】 一方、上部流動床１２ｂの温度はほヾ９００〜９５０℃に維持され、燃焼ガス の低ＮＯ_X を図ることができる。

【００２６】 また、下部流動床１２ａで燃料の燃焼によって発生したＣＯ₂ を含む燃焼ガス と流動材としての石灰石は常に接触しており、石灰石はＣＯ₂ 分圧が高い雰囲気 下にあるために、高温な上部流動床１２ａにおいて石灰石が生石灰（ＣａＯ）に 分解して細粉化することが防止される。従って、石灰石が生石灰に分解して細粉 化されて燃焼ガスによって流動床よりキャリーオーバされることがなく、運転条 件の変動と運転費のコストアップを避けることができる。

【００２７】

【考案の効果】

本考案では、以上説明したように、流動床下部及び上部の床温度は、それぞれ ほヾ９００℃以下及びほヾ９００℃以上となっており、かつ、流動床上部は流動 床下部の燃焼ガスと接触する時にあってＣＯ₂ 分圧が高い雰囲気条件にある。こ れによって、流動床下部においては燃焼ガスの脱硫反応の促進を図り、一方、流 動床上部では低ＮＯ_X 化を促進させると共に炭酸カルシウムを含む流動材の細粉 化とキャリーオーバを防止することができる。

【００２８】 従って、本考案によれば、燃焼ガスを効果的に脱硫して低ＮＯ_X 化を図ること ができ、かつ、流動材の細粉化とキャリーオーバを防いで運転条件の高変動を防 いで安定した操業を行なうことができると共に運転費のコストアップを避けるこ とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の系統図である。

【図２】従来の加圧型流動床燃焼装置の系統図である。

【符号の説明】

１１ 燃焼炉 １２ 流動床 １２ａ 下部流動床 １２ｂ 上部流動床 １３，１３ａ，１３ｂ 伝熱管 １４ 空気コンプレッサ １５ プレナムチャンバ １６ 多孔板 １７ 圧力調整弁 １８ａ 石炭貯蔵ホッパ １８ｂ 石炭供給機 １９ａ 流動材貯蔵ホッパ １９ｂ 流動材供給機 ２０，２０′ 供給管 ２１ ダクト ２２ 捕集器 ２３ 熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 将口 和夫 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎研究所内 (72)考案者 秋山 寛 長崎市飽の浦町１番１号 三菱重工業株式 会社長崎造船所内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 脱硫作用のある炭酸カルシウムを含む流
   動材を用いる流動床燃焼炉において、流動床下部の床温
   度をほヾ９００℃以下とし、流動床上部の床温度をほヾ
   ９００℃以上としたことを特徴とする流動床燃焼装置。