JPH05248608A - 流動床を用いた燃焼方法 - Google Patents

流動床を用いた燃焼方法

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JPH05248608A
JPH05248608A JP5066192A JP5066192A JPH05248608A JP H05248608 A JPH05248608 A JP H05248608A JP 5066192 A JP5066192 A JP 5066192A JP 5066192 A JP5066192 A JP 5066192A JP H05248608 A JPH05248608 A JP H05248608A
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JP
Japan
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fluidized bed
combustion
fuel
furnace
cao
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Withdrawn
Application number
JP5066192A
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English (en)
Inventor
Yuichi Hino
裕一 日野
Yukihisa Fujima
幸久 藤間
Hiroshi Akiyama
寛 秋山
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 CaCO3 等のアルカリ土類金属の炭酸塩を
脱硫材として用いる流動床を用いた燃焼方法において、
流動床内のアルカリ土類金属の酸化物(CaOなど)の
量を多くして脱硫効果を上げる。 【構成】 アルカリ土類の炭酸塩を燃焼用空気が投入さ
れる流動床の下部に投入し、燃料を前記アルカリ土類金
属の投入点より上方において流動床に投入し、流動床上
部を燃料の燃焼域とし、流動床下部のCO2 分圧を低く
してアルカリ土類金属の酸化物の発生を促進する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、流動床を利用した加熱
炉、燃焼炉など流動床を用いた燃焼方法に関する。
【0002】
【従来の技術】流動床を用いて燃焼を行うに当っては、
一定の粒度の粒子(流動材と呼ぶ)を流動床燃焼装置
(垂直塔)内に一定量投入して蓄え、その下方から気体
を通気してその流量を増加させてゆくと、粒子が底部に
堆積した状態の固定床から粒子間の気体の吹き抜け流速
が速くなって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。
【0003】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。
【0004】この流動床は流動床内温度が均一でかつ熱
伝達率が大きいので、空気を通気して流動床を形成して
流動床内で燃料を燃焼させ、かつ、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
ない均一加熱方法が有効に得られる。
【0005】また流動材として石灰石(CaCO3 )、
ドロマイト(MgCO3 )等のアルカリ土類金属の炭酸
塩を使用することにより、下記の炉内脱硫反応が効果的
に得られ、公害防止規制上設置される排煙脱硫装置が不
用となり、大巾なイニシャルコストの低減が図られる。
【0006】例えば石灰石を用いる場合には、主とし
て、 (1)流動床燃焼炉内が常圧の場合 CaCO3 →CaO+CO2 CaO+SO2 +1/2 O2 →CaSO4 (2)流動床燃焼炉内が加圧の場合 CaCO3 +SO2 +1/2 O2 →CaSO4 による脱硫反応が行われる。
【0007】図3は従来の流動床を用いた燃焼方法の一
例を示す図である。図3において、加圧流動床をもつ燃
焼炉11内には脱硫反応を呈する石灰石の流動材12が
予め投入されており、この流動材12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。空気コンプ
レッサ14等からは燃焼用空気が送気管20、プレナム
チャンバ15及び多孔板16をへて燃焼炉11に送気さ
れ、後記する熱交換器23の後流に配置された圧力調節
弁17によって一定圧力下での流動床を形成する。
【0008】一方、本図3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前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12を石炭等の燃
料の発火温度以上に加熱した後、石炭等の固体燃料を収
容した燃料貯蔵ホッパ18a、供給機18b及び供給管
18cをへて流動材12内に燃料を供給すると自燃が始
まり、流動材12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。この状態にて
燃料からの発熱量と伝熱管13の吸熱量を調節すること
によって、炉内脱硫反応が効果的に得られるほぼ850
〜900℃程度の流動床温度が継続して維持される。
【0009】また、炉内脱硫反応により流動床12内の
石灰石は硫酸カルシウム(CaSO 4 )となって燃焼ガ
スの脱硫が行われる。一部粉化した石灰石等はキャリー
オーバされて系外へ排出されて消耗減少してゆくので、
石灰石貯蔵ホッパ19a、石灰石供給機19b、及び供
給管19cをへて所定量の石灰石が燃料とともに連続的
に供給される。
【0010】なお、燃料中の灰分及び脱硫反応済みの硫
酸カルシウム(CaSO4 )の一部は、燃焼炉11下部
に設置されている図示されていない抜出し管から燃焼炉
11外へ抜出され、また一部は燃焼排ガスとともにキャ
リオーバし燃焼炉11の上部の排ガスダクト21をへて
ダスト捕集機22によって捕集されて系外へ排出され、
燃焼排ガスは熱交換器23など及び圧力調節弁17をへ
て熱回収後大気へ放出される。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上述べた従来の方法
では、次のような問題点があった。すなわち、流動床内
においては燃料が燃焼してCO2 が発生してCO2 の分
圧が高くなるために、CO2 の分圧が高くなるにつれて
焼成による CaCO3 →CaO+CO2 の反応が十分に行われず、仮焼による多孔質のCaCO
3 が生成され、 CaCO3 +SO2 +1/2 O2 →CaSO4 の反応を呈するものが多くなる。
【0012】流動床燃焼装置のコンパクトを図るために
は燃焼炉11内を加圧した加圧流動床方式が有利である
が、特にこの場合には、流動床内のCO2 の分圧は常圧
下より高くなって、 前記の CaCO3 +SO2 +1/2 O2 →CaSO4 の反応が更に多くなる。
【0013】現実には、前記の流動床を用いた燃焼に当
っては、理論当量での100%脱硫反応は困難であり、
従来は、2〜4倍の過剰の石灰石を用いてほぼ80〜9
0%の脱硫反応を得られるようにしている。従って、脱
硫反応の性能向上は、消費石灰石費用、すなわち運転経
費の大巾な低減をなしうるものと期待される。
【0014】本発明は、以上の問題点を解決することが
できる流動床を用いた燃焼方法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】本発明の流動床を用いた
燃焼方法は、アルカリ土類金属の炭酸塩を燃焼用空気が
投入される燃焼装置の流動床の下部に投入し、燃料を前
記アルカリ土類金属の炭酸塩の流動床への投入点の上方
において前記流動床に投入し、流動床上部を燃料の燃焼
域としたことを特徴とする。
【0016】
【作用】図2は流動材中のCaO量と系外(大気)へ放
出される燃焼排ガス中のSO2濃度との相関を示した本
発明者が行った実験結果であるが、流動床内のCaOの
増加にともない排ガス中のSO2 濃度は減少する、すな
わち炉内脱硫反応は向上する状態を示している。
【0017】本発明においては、前記したように、アル
カリ土類金属を流動床下部に投入し、その上方において
流動床に燃料を投入し、これによって流動床上部を燃焼
域とする。従って、流動床下部には燃焼排ガス、即ち燃
焼時に発生するCO2 共存のないCO2 分圧の小さな領
域が形成される。
【0018】これによって、CO2 分圧の小さい流動床
下部においては、投入されたアルカリ土類金属の炭酸
塩、例えばCaCO3 では、 CaCO3 →CaO+CO2 の反応が促進される。このように流動床下部において発
生したCaO等の酸化物は、アルカリ土類金属の炭酸塩
より分子量が小さいために流動材の流動化にともない、
流動床上部の燃焼域に上昇混入し、図2に関連して上に
説明したように、効果的な炉内脱硫反応の向上を図るこ
とができる。
【0019】なお、本発明においては、CaCO3 の外
にMgCO3 等のアルカリ土類金属の炭酸塩を用いるこ
とができ、これら炭酸塩においてもCaCO3 と同様な
反応によって同様な作用を奏することができる。
【0020】
【実施例】本発明の一実施例としての加圧流動床燃焼装
置による燃焼方法を、図1によって説明する。図1にお
いて、従来例を示す図3に示されたものと同一の部分に
は同一の符号を付してその説明を省略する。
【0021】本実施例においては、燃焼炉11下部の多
孔板16を、下方へ行くに従って間隔が狭くなるように
傾斜した側部と底部をもつ逆截頭錐体の構造とし、燃料
供給管18c及び石灰石供給管19cをそれぞれ前記側
部と底部に接続して両者を分離し、その各々を多孔板1
6上部と下部に配置している。多孔板16は支持棒24
によって燃焼炉11に支えられ、上方の流動材12の重
量に耐えるようになっている。
【0022】本実施例では、先ず、従来例と同様に、空
気コンプレッサ14など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、
圧力調節弁17によって一定圧の状態にして流動材12
を流動化させ流動床を形成する。
【0023】一方、本図1には図示されていないが、別
途高温ガス発生炉からの高温ガスをプレナムチャンバ1
5へ送気し流動材12を石炭などの燃料の発火温度に加
熱した上燃料を燃料貯蔵ホッパ18aから流動床に供給
し所定の流動床温度を維持しながら上記高温ガスを停止
する。それ以降は、流動床内で燃料の自燃が行われ、石
灰石の供給又は灰の系外への抜出し等の運転操作を行
う。
【0024】本実施例では、CaCO3 の投入点よりも
上方において燃料を流動床内に投入することによって、
流動床上部において燃料の燃焼域が形成される。CaC
3が投入される流動床の下部においては、燃焼によっ
て発生するCO2 の分圧が低く、従って、 CaCO3 →CaO+CO2 の反応が促進され、この分子量の小さいCaOが流動材
の流動化に伴って流動床上部の燃焼域に上昇し、脱硫反
応を行うことになる。これによって、「作用」欄で説明
したように、流動床内のCaO量が増加し、これに伴っ
て排ガス中のSO 2 濃度を減少させることができる。
【0025】本実施例により、従来は2〜4倍の過剰石
灰石を用いてほぼ80〜90%であった脱硫率が95%
以上に向上することができた。
【0026】
【発明の効果】本発明は、特許請求の範囲に記載された
構成を具備することによって次の効果をあげることがで
きる。すなわち、燃料を流動床上部において燃焼させる
ので、流動床上部の燃焼域で燃焼時に発生したCO2
圧は高いが、流動床下部は燃焼場でないのでCO2 分圧
はかなり小さい。このようなCO2 分圧が小さな流動床
下部に供給されたアルカリ土類金属の炭酸塩には焼成作
用によるアルカリ土類金属の酸化物(CaO等)が混在
し、その分子量はアルカリ土類金属の炭酸塩(CaCO
3 等)より小さいため上部の燃焼域へ移動する。このよ
うに、流動床内にアルカリ土類金属の酸化物(CaO
等)の混入率を増大させることにより、炉内脱硫反応が
効果的に促進される。またこのために、所定の脱硫に必
要な理論当量に対する過剰のアルカリ土類金属の炭酸塩
の量が少なくて済み運転経費を大巾に低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の系統図である。
【図2】流動材中のCaO量と排出SOX の関係を示す
グラフである。
【図3】従来の流動床を用いた燃焼方法の系統図であ
る。
【符号の説明】
11 燃焼炉 12 流動材 13 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 圧力調節弁 18a 燃料貯蔵ホッパ 19a 石灰石貯蔵ホッパ 20 送気管 21 ダクト 22 ダスト捕集器 23 熱交換器 24 支持棒

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルカリ土類金属の炭酸塩を燃焼用空気
    が投入される燃焼装置内の流動床の下部に投入し、燃料
    を前記アルカリ土類金属の炭酸塩の流動床への投入点の
    上方において前記流動床に投入し、流動床上部を燃料の
    燃焼域としたことを特徴とする流動床を用いた燃焼方
    法。
JP5066192A 1992-03-09 1992-03-09 流動床を用いた燃焼方法 Withdrawn JPH05248608A (ja)

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JP5066192A JPH05248608A (ja) 1992-03-09 1992-03-09 流動床を用いた燃焼方法

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JPH05248608A true JPH05248608A (ja) 1993-09-24

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108800113A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 中国科学院过程工程研究所 一种用于流化床燃烧中促进生物质燃料稳定燃烧的方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108800113A (zh) * 2017-05-03 2018-11-13 中国科学院过程工程研究所 一种用于流化床燃烧中促进生物质燃料稳定燃烧的方法

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Effective date: 19990518