JPH0658168B2 - 加圧流動層燃焼方法 - Google Patents

加圧流動層燃焼方法

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JPH0658168B2
JPH0658168B2 JP61246529A JP24652986A JPH0658168B2 JP H0658168 B2 JPH0658168 B2 JP H0658168B2 JP 61246529 A JP61246529 A JP 61246529A JP 24652986 A JP24652986 A JP 24652986A JP H0658168 B2 JPH0658168 B2 JP H0658168B2
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恭之 中林
喜久男 堀
清 菊沢
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Electric Power Development Co Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Electric Power Development Co Ltd
Kawasaki Jukogyo KK
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、加圧流動層で石炭、オイルコークスなどの燃
料(以下、単に石炭という)を燃焼せしめて、燃焼ガス
をガスタービンに導入するようにした加圧流動層複合発
電プラントにおける加圧流動層の新規な燃焼方法、詳し
くは、粉化飛散が少なく、珪砂やアルミナよりも硬度が
小さい死焼した生石灰、死焼ドロマイトなどの死焼した
アルカリ土類金属酸化物を流動物質とし、かつ実質的に
脱硫反応を起こさない高い温度の流動層で、石炭を高い
燃焼効率で燃焼せしめ、高温の燃焼ガスをガスタービン
に導入して高いプラント効率が得られる加圧流動層複合
発電プラントの加圧流動層燃焼方法に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来の加圧流動層燃焼ボイラにおいては、炉内に石灰石
を供給して石炭中のイオウ分と反応せしめる、いわゆる
炉内脱硫を実施する場合が多い。脱硫には、850〜950℃
の範囲に最適温度があることもあって、炉内脱硫を実施
する場合には、950℃よりも高い温度は採用されていな
い。このため加圧流動床ボイラを組み込んだガスタービ
ンと蒸気タービンとからなる複合発電サイクルにおいて
は、ガスタービン入口ガス温度は、上記850〜950℃より
高くとれないのが通例であった。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の従来技術は、燃焼ガスをガスタービンに導入して
も、炉内脱硫を行う限りにおいては、ガス温度は850〜9
50℃に制限されるため、高いプラント効率が得られない
という問題点を有している。
一方、排ガスラインに排煙脱硫装置を設けることによっ
て炉内脱硫を行わないようにし、流動層内の燃焼温度を
上げることにより複合サイクル熱効率を上げる手段が考
えられるが、このような高い温度で使用できる流動物質
として、従来、大気圧流動床ボイラで用いられていたこ
ともある珪砂(SiO2)、アルミナ(Al2O3)では、珪砂のモ
ース硬度は6〜7、アルミナのモース硬度は12と高
く、流動層内の伝熱管の摩耗が大きく、これらは使用に
適さない。
一方、脱硫剤として従来から用いられてきた石灰石は、
モース硬度3と低く、伝熱管の摩耗は珪砂などに比べて
大幅に少ない。しかし石灰石は、流動層内で分解してCa
Oになることもあって、粉化飛散性が大きく、流動物質
として使用するためには、大量供給する必要があり、石
炭供給量の数%〜10数%も供給しなければならず経済
的でない。
本発明者らは上記の問題点を解決すべく、鋭意研究を重
ねた結果、珪砂、アルミナよりも硬度が低く、それ自体
も粉化飛散し難い物質として、死焼生石灰、死焼ドロマ
イトなどの死焼したアルカリ土類金属酸化物が流動物質
として最適であることを見出した。
本発明は上記の諸点に鑑みなされたもので、流動物質と
して死焼したアルカリ土類金属酸化物を用い、流動層温
度を高温に維持して、高温の燃焼ガスをガスタービンに
導入することによって、高い燃焼効率と高いプラント効
率を得るようにした加圧流動層燃焼方法の提供を目的と
するものである。
〔課題を解決するための手段および作用〕
本発明の加圧流動層燃焼方法は、流動層内に伝熱管を有
する加圧流動層で、石炭、オイルコークスなどの燃料を
燃焼させ、燃焼ガスをガスタービンに導入するようにし
た加圧流動層複合発電プラントにおける燃焼方法におい
て、加圧流動層の流動物質として予め焼成した死焼した
アルカリ土類金属酸化物を供給し、流動層温度を死焼し
たアルカリ土類金属酸化物が実質的に脱硫反応を起こさ
ない950℃以上にして燃料を燃焼させ、燃焼ガスをガス
タービンに導入することを特徴としている。
石灰石は、分解に際してCO2を放出するので、生成したC
aOの結晶が細かく、比表面積および空隙率が大きく、嵩
比重が小さく、反応性が大きいなどの性質を有してい
る。このような状態の石灰石を軽焼生灰石と呼んでい
る。しかしながら、この軽焼生灰石は強度が弱く、流動
物質として使用すると、粉化飛散が多いため大量供給が
必要となり、灰量も多くなり経済的でない。
軽焼生石灰を1600〜1800℃の高温で長時間焼成すると、
細かい結晶は次第に癒合し、全体の容積が収縮してく
る。このような状態の生灰石を一般に死焼生石灰あるい
は硬焼生石灰と呼んでいる。死焼生石灰は軽焼生石灰に
比べて、粉化飛散性が非常に少ない。しかし死焼生石灰
も若干の反応性を有しており、850〜950℃の流動層温度
では、脱硫反応が起こり、表面にCaSO4を生成する。表
面に生成したCaSO4は柔かく次第に粉化飛散し、繰り返
しCaSO4の生成と粉化飛散が生じ、死焼生石灰の補給が
必要となる。
このため本発明の方法においては、流動層温度を950℃
以上とし、実質的に脱硫反応が起こらない温度にするこ
とによって、死焼生石灰の補給量を少なくする。なお脱
硫については、必要に応じて排ガスラインに通常の排煙
脱硫設備を設ける。
第2図は、ガスタービン入口ガス温度とガスタービン熱
効率との関係を示したもので、ガスタービン入口ガス温
度が高くなるに従って、ガスタービン熱効率が高くなる
ことがわかる。
燃焼効率およびガスタービン熱効率を高めてプラント効
率を高めるためには、可能な限り高い温度とするのが好
ましいが、最高温度は使用する石炭灰の軟化温度で制限
される。石炭灰の軟化温度は、一般的に酸化雰囲気に比
べて、還元雰囲気では概略100℃低くなるため、単段燃
焼として流動層内を酸化雰囲気にするのが好ましい。ま
た単段燃焼は燃焼効率を高めること、および全体システ
ムの簡素化と装置のコンパクト化にも効果的である。
本発明の方法においては、死焼した生石灰の代りに、M
g、Baなどの他のアルカリ土類金属の化合物を死焼して
得た酸化物、たとえば、ドロマイト(CaMg(CO3)2)を1600
〜1800℃で焼成して製造した死焼ドロマイト、マグネシ
ヤクリンカーなどを使用することができる。
〔実施例〕
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施例を例示的
に説明する。ただしこの実施例に記載されている構成機
器の形状、相対配置などは、とくに特定的な記載がない
限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のも
のではなく、単なる説明例にすぎない。
第1図は本発明の方法を実施する装置の一例を示してい
る。1は加圧流動層ボイラで、空気導入管2、燃焼ガス
放出管3、加圧流動層内の燃焼熱の一部を収熱する伝熱
管4、石炭供給管5、死焼生石灰供給管6、加圧流動層
7、空気分散板8、風箱10などを有している。
流動層に供給した死焼アルカリ土類金属酸化物、たとえ
ば、死焼生石灰は、石炭灰とともに流動層を形成する
が、次第に粉化飛散するため、死焼生石灰を連続または
間欠的に供給する。供給量のコントロールは、一般的に
は流動層の圧力損失が所定の値になるように実施され
る。流動層温度が950℃以上になるように、予め流動層
の熱収支計算によって伝熱管4の量を定める。このよう
に、死焼生石灰を主成分とする流動層であるため、伝熱
管4の減肉速度は非常に遅く、長期間使用することがで
きる。また実質的に脱硫しない温度であるため、補給す
る死焼生石灰量も少なくて良い。
高温の燃焼ガスは、集じん器11で除じんされた後、ガ
スタービン12に送られる。ガスタービン12は、空気
圧縮機13および発電機14に連結されている。加圧流
動層7からの高温燃焼ガスが利用できるため、高い熱効
率が得られる。15はガスタービン排ガス熱交換器、1
6は蒸気タービン、17は発電機、18は復水器、20
は給水加熱器群である。
なお電気炉加熱式の内径70mmの円筒形流動層炉を用い
て、粉化飛散性に関する試験を実施した結果を次表に示
す。この試験において、雰囲気ガスとして、SO2:2000p
pm、O:21%、残部Nの組成のガスを用いた。
上表から明らかなように、流動層を維持するに必要な量
から判定すると、珪砂が最も少なく流動物質として優れ
ているが、硬度が大きいので、流動層内に伝面を設ける
場合には、伝熱管を摩耗するので好ましくない。珪砂に
ついで、死焼生石灰の950℃条件が優れていた。なお死
焼生石灰の950℃条件は、脱硫反応が生じる800℃条件よ
りも優れていた。
〔発明の効果〕
本発明は上記のように構成されているので、つぎのよう
な効果を有している。
(1)予め焼成した死焼生石灰、死焼ドロマイトなどの死
焼したアルカリ土類金属酸化物を用いるので、珪砂、ア
ルミナよりも硬度が小さく、伝熱管の摩耗が少なく有利
である。また石灰石やドロマイト、軽焼生石灰や軽焼ド
ロマイトと比べて、補給量が少なく経済的である。
(2)流動層温度を実質的に脱硫反応が起こらない950℃以
上にすることによって、死焼生石灰、死焼ドロマイトな
どの死焼アルカリ土類金属酸化物の補給量を少なくする
ことができる。また流動層を高温にすることによって、
高い燃焼効率が得られるとともに、高温の燃焼ガスが得
られるので、これをガスタービンに通すことにより、複
合発電プラントの熱効率を、従来炉内脱硫していた場合
より高い値にすることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の加圧流動層燃焼方法を実施する装置の
一例を示すフローシート、第2図はガスタービン入口ガ
ス温度と熱効率との関係を示すグラフである。 1……加圧流動層ボイラ、2……空気導入管、3……燃
焼ガス放出管、4……伝熱管、5……石炭供給管、6…
…死焼生石灰供給管、7……加圧流動層、8……空気分
散板、10……風箱、11……集じん器、12……ガス
タービン、13……空気圧縮機、14……発電機、15
……ガスタービン排ガス熱交換器、16……蒸気タービ
ン、17……発電機、18……復水器、20……給水加
熱器群。
フロントページの続き (72)発明者 菊沢 清 大阪府大阪市此花区島屋4丁目1番35号 川崎重工業株式会社大阪工場内 (56)参考文献 特開 昭61−213407(JP,A) 特開 昭56−160511(JP,A) 特開 昭63−41706(JP,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】流動層内に伝熱管を有する加圧流動層で、
    石炭、オイルコークスなどの燃料を燃焼させ、燃焼ガス
    をガスタービンに導入するようにした加圧流動層複合発
    電プラントにおける燃焼方法において、加圧流動層の流
    動物質として予め焼成した死焼したアルカリ土類金属酸
    化物を供給し、流動層温度を死焼したアルカリ土類金属
    酸化物が実質的に脱硫反応を起こさない950℃以上にし
    て燃料を燃焼させ、燃焼ガスをガスタービンに導入する
    ことを特徴とする加圧流動層燃焼方法。
  2. 【請求項2】流動物質が死焼した生石灰である特許請求
    の範囲第1項記載の加圧流動層燃焼方法。
  3. 【請求項3】単段燃焼で実施する特許請求の範囲第1項
    または第2項記載の加圧流動層燃焼方法。
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JPS56160511A (en) * 1980-05-12 1981-12-10 Kawasaki Heavy Ind Ltd Temperature control method for fluidized bed furnace
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