JPH07332613A - 亜酸化窒素と窒素酸化物を同時低減する流動層燃焼方法 - Google Patents
亜酸化窒素と窒素酸化物を同時低減する流動層燃焼方法Info
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- JPH07332613A JPH07332613A JP14413794A JP14413794A JPH07332613A JP H07332613 A JPH07332613 A JP H07332613A JP 14413794 A JP14413794 A JP 14413794A JP 14413794 A JP14413794 A JP 14413794A JP H07332613 A JPH07332613 A JP H07332613A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 流動層燃焼炉のＮ2 ＯとＮＯx の発生量を同
時かつ大幅に低減できる流動層燃焼方法を提供する。 【構成】 流動層燃焼炉１で含窒素燃料を燃焼するに際
し、該燃焼炉１の燃焼域をガスの流れ方向に３段階に分
割し、流動層部分１５の第１燃焼域には主燃料２を供給
するとともに、該燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等
しいか、それ以下の空気量を流動用空気１０として供給
し、フリーボード前段から中段１６にかけての第２燃焼
域には、付加燃料４及び該付加燃料に対する理論燃焼空
気量にほぼ等しいか、それ以下の空気量を２次空気とし
て供給し、さらにフリーボード中段から後段１７に位置
する第３燃焼域には、前記主燃料及び付加燃料の完全燃
焼に必要な十分な量の空気を３次空気５として供給する
ことを特徴とする亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）及び窒素酸化物
（ＮＯx ）を同時低減する流動層燃焼方法であり、前記
第１及び第２燃焼域に供給する空気量は、前記各燃料に
対する理論燃焼空気量の７０〜１００％、好ましくは、
９０〜１００％がよい。
時かつ大幅に低減できる流動層燃焼方法を提供する。 【構成】 流動層燃焼炉１で含窒素燃料を燃焼するに際
し、該燃焼炉１の燃焼域をガスの流れ方向に３段階に分
割し、流動層部分１５の第１燃焼域には主燃料２を供給
するとともに、該燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等
しいか、それ以下の空気量を流動用空気１０として供給
し、フリーボード前段から中段１６にかけての第２燃焼
域には、付加燃料４及び該付加燃料に対する理論燃焼空
気量にほぼ等しいか、それ以下の空気量を２次空気とし
て供給し、さらにフリーボード中段から後段１７に位置
する第３燃焼域には、前記主燃料及び付加燃料の完全燃
焼に必要な十分な量の空気を３次空気５として供給する
ことを特徴とする亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）及び窒素酸化物
（ＮＯx ）を同時低減する流動層燃焼方法であり、前記
第１及び第２燃焼域に供給する空気量は、前記各燃料に
対する理論燃焼空気量の７０〜１００％、好ましくは、
９０〜１００％がよい。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、流動層燃焼方法に係
り、特に含窒素燃料の流動層燃焼において、排ガス等に
含まれる亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）
の同時低減を目的とした燃焼方法に関するものである。
り、特に含窒素燃料の流動層燃焼において、排ガス等に
含まれる亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）と窒素酸化物（ＮＯｘ）
の同時低減を目的とした燃焼方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】流動層燃焼法は既に産業用及び発電用石
炭ボイラとしての実用化段階に入っており、国内外で急
速に普及している。さらに石炭だけでなく、産業及び都
市系廃棄物の燃焼・焼却装置としても広く普及し、新た
な利用分野を広げつつある。流動層燃焼はサーマルＮＯ
ｘの発生量が殆どない８００〜９５０℃の低温燃焼であ
ること、燃料の多様化に対応でき、さらに、流動媒体と
して脱硫剤（石灰石）を使用することにより炉内脱硫が
可能であることなどが主な特徴である。
炭ボイラとしての実用化段階に入っており、国内外で急
速に普及している。さらに石炭だけでなく、産業及び都
市系廃棄物の燃焼・焼却装置としても広く普及し、新た
な利用分野を広げつつある。流動層燃焼はサーマルＮＯ
ｘの発生量が殆どない８００〜９５０℃の低温燃焼であ
ること、燃料の多様化に対応でき、さらに、流動媒体と
して脱硫剤（石灰石）を使用することにより炉内脱硫が
可能であることなどが主な特徴である。
【０００３】しかし、最近になってＮ2 Ｏがオゾン層の
破壊と地球温暖化の原因物質の一として注目され、特に
燃焼温度が低い流動層燃焼法の場合はＮＯｘ発生量が少
ない反面、Ｎ2 Ｏ発生量が多いことが明らかになってき
た。したがって、地球環境汚染を防止するためには従来
のように亜硫酸ガスとＮＯｘ発生量の低減に加えて、Ｎ
2 Ｏの発生量も同時に抑制することが必要である。
破壊と地球温暖化の原因物質の一として注目され、特に
燃焼温度が低い流動層燃焼法の場合はＮＯｘ発生量が少
ない反面、Ｎ2 Ｏ発生量が多いことが明らかになってき
た。したがって、地球環境汚染を防止するためには従来
のように亜硫酸ガスとＮＯｘ発生量の低減に加えて、Ｎ
2 Ｏの発生量も同時に抑制することが必要である。
【０００４】ところが通常の流動層ボイラでは、（１）
高温になるほどＮ2 Ｏ発生量は低下するがＮＯｘ発生量
は増加する。（２）流動媒体もしくは脱硫剤としての石
灰石などを供給することによってＮ2 Ｏの発生量は若干
減少するが反対にＮＯｘ発生量は大幅に増加する、等
々、Ｎ2 ＯとＮＯｘの同時低減は現状では困難である。
また、燃焼用空気を２段に分割供給する２段燃焼法は単
段燃焼に比べてＮ2 ＯとＮＯｘの発生量が共に減少する
がその低減効果はあまり大きくないことも知られてい
る。
高温になるほどＮ2 Ｏ発生量は低下するがＮＯｘ発生量
は増加する。（２）流動媒体もしくは脱硫剤としての石
灰石などを供給することによってＮ2 Ｏの発生量は若干
減少するが反対にＮＯｘ発生量は大幅に増加する、等
々、Ｎ2 ＯとＮＯｘの同時低減は現状では困難である。
また、燃焼用空気を２段に分割供給する２段燃焼法は単
段燃焼に比べてＮ2 ＯとＮＯｘの発生量が共に減少する
がその低減効果はあまり大きくないことも知られてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の流動層燃焼ボイラの問題点を改良するものであ
り、Ｎ2 ＯとＮＯｘの発生量を同時かつ大幅に低減でき
る流動層燃焼方法を提供することを課題とする。
来技術の流動層燃焼ボイラの問題点を改良するものであ
り、Ｎ2 ＯとＮＯｘの発生量を同時かつ大幅に低減でき
る流動層燃焼方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、流動層燃焼炉で含窒素燃料を燃焼する
に際し、該燃焼炉の燃焼域をガスの流れ方向に３段階に
分割し、流動層部分の第１燃焼域には主燃料を供給する
とともに、該燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等しい
か、それ以下の空気量を流動用空気として供給し、フリ
ーボード前段から中段にかけての第２燃焼域には、付加
燃料及び該付加燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等し
いか、それ以下の空気量を２次空気として供給し、さら
にフリーボード中段から後段に位置する第３燃焼域に
は、前記主燃料及び付加燃料の完全燃焼に必要な十分な
量の空気を３次空気として供給することを特徴とする亜
酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時低
減する流動層燃焼方法としたものである。
に、本発明では、流動層燃焼炉で含窒素燃料を燃焼する
に際し、該燃焼炉の燃焼域をガスの流れ方向に３段階に
分割し、流動層部分の第１燃焼域には主燃料を供給する
とともに、該燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等しい
か、それ以下の空気量を流動用空気として供給し、フリ
ーボード前段から中段にかけての第２燃焼域には、付加
燃料及び該付加燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等し
いか、それ以下の空気量を２次空気として供給し、さら
にフリーボード中段から後段に位置する第３燃焼域に
は、前記主燃料及び付加燃料の完全燃焼に必要な十分な
量の空気を３次空気として供給することを特徴とする亜
酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時低
減する流動層燃焼方法としたものである。
【０００７】前記流動層燃焼方法において、第１燃焼域
である流動層部分に供給する空気量は、前記主燃料に対
する理論燃焼空気量の９０〜１００％の空気量とするの
がよく、また、第２燃焼域であるフリーボード前段から
中段にいたる部分に供給する空気量、前記付加燃料に対
する理論燃焼空気量の７０〜１００％の空気量、好まし
くは、９０〜１００％の空気量とするのがよい。また、
第２燃焼域に供給する付加燃料は、プロパン等の気体燃
料、灯油、重油等の液体燃料、微粉炭等の粉末状の固体
燃料のいずれでも使用できる。更に前記燃焼方法におい
て、第２燃焼域での燃焼後の燃焼ガス中の酸素濃度が約
１％になるように、それぞれの空気量を調節するのがよ
い。
である流動層部分に供給する空気量は、前記主燃料に対
する理論燃焼空気量の９０〜１００％の空気量とするの
がよく、また、第２燃焼域であるフリーボード前段から
中段にいたる部分に供給する空気量、前記付加燃料に対
する理論燃焼空気量の７０〜１００％の空気量、好まし
くは、９０〜１００％の空気量とするのがよい。また、
第２燃焼域に供給する付加燃料は、プロパン等の気体燃
料、灯油、重油等の液体燃料、微粉炭等の粉末状の固体
燃料のいずれでも使用できる。更に前記燃焼方法におい
て、第２燃焼域での燃焼後の燃焼ガス中の酸素濃度が約
１％になるように、それぞれの空気量を調節するのがよ
い。
【０００８】
【作用】本発明では窒素含有燃料を流動層ボイラで燃焼
する場合、主燃料に対する１次空気量を理論燃焼空気量
とほぼ等しいか、それ以下の値に設定して酸素不足燃焼
により、１次燃焼部でのＮ2 ＯとＮＯｘの発生量を抑え
る。そして、フリーボード部の中・下部から、たとえば
天然ガスなどの付加燃料と該付加燃料を若干の酸素不足
状態で燃焼するための２次空気を一緒に吹き込んで、２
次燃焼部にあたるフリーボード部を酸素不足状態のまま
で温度を上昇させる。これによって、高温化によるＮ2
Ｏの熱分解と、ＣＯやＯＨラジカルなどによるＮ2 Ｏと
ＮＯｘの化学反応による分解の両方を促進して、Ｎ2 Ｏ
とＮＯｘの発生量を著しく低減できる。
する場合、主燃料に対する１次空気量を理論燃焼空気量
とほぼ等しいか、それ以下の値に設定して酸素不足燃焼
により、１次燃焼部でのＮ2 ＯとＮＯｘの発生量を抑え
る。そして、フリーボード部の中・下部から、たとえば
天然ガスなどの付加燃料と該付加燃料を若干の酸素不足
状態で燃焼するための２次空気を一緒に吹き込んで、２
次燃焼部にあたるフリーボード部を酸素不足状態のまま
で温度を上昇させる。これによって、高温化によるＮ2
Ｏの熱分解と、ＣＯやＯＨラジカルなどによるＮ2 Ｏと
ＮＯｘの化学反応による分解の両方を促進して、Ｎ2 Ｏ
とＮＯｘの発生量を著しく低減できる。
【０００９】さらに、主燃料及び付加燃料の完全燃焼の
ための３次空気を、フリーボードの中・上部から吹き込
む。１次及び２次燃焼部は、酸素が完全欠乏ではなく弱
酸素欠乏（酸素不足）状態に保たれているので、３次空
気量は全体の２０％程度でよい。これにより３次燃焼に
よるＮ2 ＯとＮＯｘの発生量を極力抑えることができ
る。この結果、本発明方法によれば、従来困難であった
Ｎ2 Ｏの低減率を著しく高めるばかりでなく、ＮＯｘ発
生量も従来、その効果が証明されている通常の２段燃焼
法よりも大幅に抑制することができるものである。
ための３次空気を、フリーボードの中・上部から吹き込
む。１次及び２次燃焼部は、酸素が完全欠乏ではなく弱
酸素欠乏（酸素不足）状態に保たれているので、３次空
気量は全体の２０％程度でよい。これにより３次燃焼に
よるＮ2 ＯとＮＯｘの発生量を極力抑えることができ
る。この結果、本発明方法によれば、従来困難であった
Ｎ2 Ｏの低減率を著しく高めるばかりでなく、ＮＯｘ発
生量も従来、その効果が証明されている通常の２段燃焼
法よりも大幅に抑制することができるものである。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 次に、図面に基づいて本発明を説明する。図１は、本発
明を実施する場合の装置を例示する概略図である。
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 実施例１ 次に、図面に基づいて本発明を説明する。図１は、本発
明を実施する場合の装置を例示する概略図である。
【００１１】図１において、１は流動層燃焼炉本体であ
る。主燃料（たとえば石炭）は、供給口２から燃焼炉本
体下部の側面に供給される。流動化燃焼用空気である１
次空気１０は、空気分散器１３を経て粒子層内に供給さ
れて、流動層を形成し主燃料を燃焼する。この１次空気
量は、該燃料の理論燃焼空気量にほぼ等しいか、それ以
下とする。詳しくは、主燃料に対する空気比で０．９〜
１．０程度に保つ。
る。主燃料（たとえば石炭）は、供給口２から燃焼炉本
体下部の側面に供給される。流動化燃焼用空気である１
次空気１０は、空気分散器１３を経て粒子層内に供給さ
れて、流動層を形成し主燃料を燃焼する。この１次空気
量は、該燃料の理論燃焼空気量にほぼ等しいか、それ以
下とする。詳しくは、主燃料に対する空気比で０．９〜
１．０程度に保つ。
【００１２】流動層部１５内には伝熱管３を配して、燃
焼熱を回収するとともに、流動層内の温度を８５０℃程
度で制御する。流動層燃焼炉本体中部の側面に取り付け
た２段燃焼用バーナ４からは、付加燃料（本実施例では
ＬＰＧを使用）をそのＬＰＧの理論燃焼空気量に対して
７０〜１００％、好ましくは、９０〜１００％程度の２
次空気と一緒に吹き込んで燃焼し、フリーボード中段１
６の温度を９５０℃程度まで上昇させる。
焼熱を回収するとともに、流動層内の温度を８５０℃程
度で制御する。流動層燃焼炉本体中部の側面に取り付け
た２段燃焼用バーナ４からは、付加燃料（本実施例では
ＬＰＧを使用）をそのＬＰＧの理論燃焼空気量に対して
７０〜１００％、好ましくは、９０〜１００％程度の２
次空気と一緒に吹き込んで燃焼し、フリーボード中段１
６の温度を９５０℃程度まで上昇させる。
【００１３】さらに流動層燃焼炉本体の上段の側面か
ら、主燃料及び付加燃料の完全燃焼に必要な空気を、３
次空気５として吹き込む。そして燃焼ガスの顕熱はフリ
ーボードの伝熱管６によって回収する。ダストを含んだ
燃焼排ガスは炉頂の排ガス出口７をへて集塵器８で飛散
ダストを分離・捕集したのち、排ガス９が系外に排気さ
れる。一方、流動層燃焼炉で生成された灰は排出管１４
から炉外に排出する。
ら、主燃料及び付加燃料の完全燃焼に必要な空気を、３
次空気５として吹き込む。そして燃焼ガスの顕熱はフリ
ーボードの伝熱管６によって回収する。ダストを含んだ
燃焼排ガスは炉頂の排ガス出口７をへて集塵器８で飛散
ダストを分離・捕集したのち、排ガス９が系外に排気さ
れる。一方、流動層燃焼炉で生成された灰は排出管１４
から炉外に排出する。
【００１４】すなわち、本発明で実施したこの装置にお
いて、たとえば分散器を通して供給される１次空気を、
供給石炭量に対して理論燃焼空気量かそれ以下にするこ
とによって、流動層部１５では空気不足状態になりＮ2
ＯとＮＯｘの生成が抑制される。さらに、生成されたも
のの一部は、一酸化炭素などの還元物質によって化学的
に還元される。
いて、たとえば分散器を通して供給される１次空気を、
供給石炭量に対して理論燃焼空気量かそれ以下にするこ
とによって、流動層部１５では空気不足状態になりＮ2
ＯとＮＯｘの生成が抑制される。さらに、生成されたも
のの一部は、一酸化炭素などの還元物質によって化学的
に還元される。
【００１５】次いで、２段燃焼用バーナ口４からＬＰＧ
とＬＰＧを燃焼するための２次空気を、やはり理論燃焼
空気量かそれ以下に保って吹き込み、流動層中段のフリ
ーボード部１６の層内温度を９５０℃程度に上昇させ
て、ここでＮ2 Ｏを熱的に分解する。同時に空気不足燃
焼で発生するＣＯやＯＨラジカルなどによって、Ｎ2 Ｏ
とＮＯｘを化学的に分解する。この化学反応も高温化に
よって促進される。このような相乗的な効果によって、
上記の最適条件では、通常の単段燃焼の場合に比べたＮ
2 Ｏの低減率は約９０％、ＮＯｘも同時に約７０％低減
できた。
とＬＰＧを燃焼するための２次空気を、やはり理論燃焼
空気量かそれ以下に保って吹き込み、流動層中段のフリ
ーボード部１６の層内温度を９５０℃程度に上昇させ
て、ここでＮ2 Ｏを熱的に分解する。同時に空気不足燃
焼で発生するＣＯやＯＨラジカルなどによって、Ｎ2 Ｏ
とＮＯｘを化学的に分解する。この化学反応も高温化に
よって促進される。このような相乗的な効果によって、
上記の最適条件では、通常の単段燃焼の場合に比べたＮ
2 Ｏの低減率は約９０％、ＮＯｘも同時に約７０％低減
できた。
【００１６】本方式では、フリーボード中部１６での酸
素濃度を適切（約１％）に保つことが重要であり、仮に
１次空気量を主燃料である石炭の理論燃焼空気より多く
する場合には、２次空気の供給量を上記よりも少なく
し、反対に、１次空気量を少なくする場合には２次空気
量を多くして、Ｎ2 ＯとＮＯｘ発生量低減のための最適
条件を保つ。このような条件設定によって、主燃料に対
する１次空気の空気比及び付加燃料に対する２次空気の
空気比の両者を、本実施例と異なる値で操作することも
可能である。
素濃度を適切（約１％）に保つことが重要であり、仮に
１次空気量を主燃料である石炭の理論燃焼空気より多く
する場合には、２次空気の供給量を上記よりも少なく
し、反対に、１次空気量を少なくする場合には２次空気
量を多くして、Ｎ2 ＯとＮＯｘ発生量低減のための最適
条件を保つ。このような条件設定によって、主燃料に対
する１次空気の空気比及び付加燃料に対する２次空気の
空気比の両者を、本実施例と異なる値で操作することも
可能である。
【００１７】本実施例は主燃料を石炭、付加燃料をＬＰ
Ｇとした場合について述べたが、主燃料が泥炭やパーク
等の他の有機質燃料類あるいは廃棄物類、付加燃料には
天然ガスや他の種類のガス、灯油、重油などの液体燃
料、さらには微粉炭などの固体燃料も考えられ、その種
類を固定するものではない。また、本発明は気泡流動層
燃焼装置に対して、特に大きな効果を発揮するが、内部
循環型や外部循環を伴う気泡流動層燃焼装置に対しても
適用できるのは当然である。
Ｇとした場合について述べたが、主燃料が泥炭やパーク
等の他の有機質燃料類あるいは廃棄物類、付加燃料には
天然ガスや他の種類のガス、灯油、重油などの液体燃
料、さらには微粉炭などの固体燃料も考えられ、その種
類を固定するものではない。また、本発明は気泡流動層
燃焼装置に対して、特に大きな効果を発揮するが、内部
循環型や外部循環を伴う気泡流動層燃焼装置に対しても
適用できるのは当然である。
【００１８】実施例２ 本発明の流動層燃焼方法を用いたＮ2 ＯとＮＯｘの低減
の具体例を説明する。まず、第１燃焼域に対する主燃料
（石炭）だけに着目した１次空気量と総空気量との比
（αC1）を０．８に固定し、さらに２次空気を、一緒に
吹き込んだプロパンガスに対する量論比（λP2）で０．
７〜０．９８の範囲に設定して吹き込み、３次空気によ
って残余酸素濃度を調節し、プロパンガスの吹き込み量
は２〜４リットル／ｍｉｎであり、見掛けの最高温度は
８８０〜９５５℃の範囲とした。
の具体例を説明する。まず、第１燃焼域に対する主燃料
（石炭）だけに着目した１次空気量と総空気量との比
（αC1）を０．８に固定し、さらに２次空気を、一緒に
吹き込んだプロパンガスに対する量論比（λP2）で０．
７〜０．９８の範囲に設定して吹き込み、３次空気によ
って残余酸素濃度を調節し、プロパンガスの吹き込み量
は２〜４リットル／ｍｉｎであり、見掛けの最高温度は
８８０〜９５５℃の範囲とした。
【００１９】この時の実験結果から、獲られた低減率の
範囲を単なる２段燃焼の結果と比較して図２に示す。図
２において、横軸は全空気量に対する１次空気量の割合
（αC1）で、縦軸は単段燃焼時のＮ2 Ｏ、ＮＯｘ排出量
を規準としたそれぞれの低減率（ＡN2O 、ＡNox 、％）
を示し、ａ及びｂは本発明における単段燃焼時に対する
低減率を示し、ａがＮ2 Ｏの低減率、ｂがＮＯｘの低減
率である。この場合の試験条件は、流動層温度８５０℃
で全空気量に対する１次空気量の割合を０．８とし、プ
ロパンガス吹き込み量は２〜４リットル／ｍｉｎ、プロ
パンガスに対する２次空気の量論比（λP2）は０．７〜
０．９８である。比較のために、２次燃焼時の単段燃焼
時に対する低減率を、Ｎ2 ＯをｃにＮＯｘをｄに示す。
この図から本発明方法ではＮ2 Ｏの低減率は最高で約９
０％にも達しており、すぐれた効果が認められる。さら
に、ＮＯｘ低減率も２次燃焼よりさらに高くなってい
る。
範囲を単なる２段燃焼の結果と比較して図２に示す。図
２において、横軸は全空気量に対する１次空気量の割合
（αC1）で、縦軸は単段燃焼時のＮ2 Ｏ、ＮＯｘ排出量
を規準としたそれぞれの低減率（ＡN2O 、ＡNox 、％）
を示し、ａ及びｂは本発明における単段燃焼時に対する
低減率を示し、ａがＮ2 Ｏの低減率、ｂがＮＯｘの低減
率である。この場合の試験条件は、流動層温度８５０℃
で全空気量に対する１次空気量の割合を０．８とし、プ
ロパンガス吹き込み量は２〜４リットル／ｍｉｎ、プロ
パンガスに対する２次空気の量論比（λP2）は０．７〜
０．９８である。比較のために、２次燃焼時の単段燃焼
時に対する低減率を、Ｎ2 ＯをｃにＮＯｘをｄに示す。
この図から本発明方法ではＮ2 Ｏの低減率は最高で約９
０％にも達しており、すぐれた効果が認められる。さら
に、ＮＯｘ低減率も２次燃焼よりさらに高くなってい
る。
【００２０】このようなＮ2 Ｏ低減に対する大きな効果
は、先にも述べたように、２次燃焼領域でプロパンガス
を不完全燃焼することと、高温化領域拡大の効果が相ま
ってもたらされたものと考えられる。図３には、プロパ
ンガスの供給速度を一定、３リットル／ｍｉｎとし、流
動層温度８５０℃、αC1を０．８、最高温度を９１７〜
９２７℃として、λP2を変化させた場合の結果を示す。
λP2の増加にともなってＮ2 Ｏ低減率が小さくなってい
ることから、このような酸素不足燃焼がＮ2 Ｏ分解に作
用していることは明らかである。この分解には純粋な熱
分解反応に加えて次のような化学反応が考えられるから
である。 Ｎ2 Ｏ ＋ ＯＨ → Ｎ2 ＋ ＨＯ2 （１） Ｎ2 Ｏ ＋ Ｈ → Ｎ2 ＋ ＯＨ （２） Ｎ2 Ｏ ＋ ＣＯ → Ｎ2 ＋ ＣＯ2 （３）
は、先にも述べたように、２次燃焼領域でプロパンガス
を不完全燃焼することと、高温化領域拡大の効果が相ま
ってもたらされたものと考えられる。図３には、プロパ
ンガスの供給速度を一定、３リットル／ｍｉｎとし、流
動層温度８５０℃、αC1を０．８、最高温度を９１７〜
９２７℃として、λP2を変化させた場合の結果を示す。
λP2の増加にともなってＮ2 Ｏ低減率が小さくなってい
ることから、このような酸素不足燃焼がＮ2 Ｏ分解に作
用していることは明らかである。この分解には純粋な熱
分解反応に加えて次のような化学反応が考えられるから
である。 Ｎ2 Ｏ ＋ ＯＨ → Ｎ2 ＋ ＨＯ2 （１） Ｎ2 Ｏ ＋ Ｈ → Ｎ2 ＋ ＯＨ （２） Ｎ2 Ｏ ＋ ＣＯ → Ｎ2 ＋ ＣＯ2 （３）
【００２１】高温域でのプロパンガスの酸素不足燃焼
は、上記の反応を促進させる上で好ましい条件である。
一方、図３から明らかなように、λP2の低下はＮＯｘの
増加をもたらしており、これは２段燃焼法と同様に、酸
素不足状態が強まるとＮＨ3 やＮＨ基などが２次燃焼域
で分解しきれず、３次燃焼域でＮＯｘに転換することを
示唆している。したがって、Ｎ2 ＯとＮＯｘの同時低減
には最適なλP2の値が存在することになる。
は、上記の反応を促進させる上で好ましい条件である。
一方、図３から明らかなように、λP2の低下はＮＯｘの
増加をもたらしており、これは２段燃焼法と同様に、酸
素不足状態が強まるとＮＨ3 やＮＨ基などが２次燃焼域
で分解しきれず、３次燃焼域でＮＯｘに転換することを
示唆している。したがって、Ｎ2 ＯとＮＯｘの同時低減
には最適なλP2の値が存在することになる。
【００２２】λP2の値を０．９４〜０．９８の範囲に固
定して、流動層温度を８５０℃、αC1を０．８とし、プ
ロパンガス吹込量を２〜４リットル／ｍｉｎとして、炉
内の見掛けの最高温度と低減率の関係を調べた結果を図
４に、さらに、これらの条件での炉内温度分布を図５に
示す。図５でｅはプロパンガス吹込量が２リットル／ｍ
ｉｎで、ｆが３リットル／ｍｉｎ、ｇが４リットル／ｍ
ｉｎの場合を示す。見掛けの最高温度の上昇とともにＮ
2 Ｏ低減率が増加している。
定して、流動層温度を８５０℃、αC1を０．８とし、プ
ロパンガス吹込量を２〜４リットル／ｍｉｎとして、炉
内の見掛けの最高温度と低減率の関係を調べた結果を図
４に、さらに、これらの条件での炉内温度分布を図５に
示す。図５でｅはプロパンガス吹込量が２リットル／ｍ
ｉｎで、ｆが３リットル／ｍｉｎ、ｇが４リットル／ｍ
ｉｎの場合を示す。見掛けの最高温度の上昇とともにＮ
2 Ｏ低減率が増加している。
【００２３】窒素雰囲気下などでのＮ2 Ｏの熱分解反応
は、８５０℃程度から起こるが、９００℃以下での反応
速度は低く、この場合８８０℃付近で８０％以上にも達
する高い低減効果が得られていることから、このような
高い低減率は、高温部でのガス滞留時間が増加したこと
に伴う熱分解反応による効果たけでなく、上で述べた酸
素不足雰囲気下でのＮ2 Ｏ分解反応の効果が、相乗的に
寄与していることを示唆している。
は、８５０℃程度から起こるが、９００℃以下での反応
速度は低く、この場合８８０℃付近で８０％以上にも達
する高い低減効果が得られていることから、このような
高い低減率は、高温部でのガス滞留時間が増加したこと
に伴う熱分解反応による効果たけでなく、上で述べた酸
素不足雰囲気下でのＮ2 Ｏ分解反応の効果が、相乗的に
寄与していることを示唆している。
【００２４】更に、図４から、見かけの温度の上昇によ
ってＮ2 Ｏの低減率が増加するにも関わらず、ＮＯｘ低
減率はほぼ一定に保たれていることがわかる。このこと
も本発明の優れた特長の一つであり、２段燃焼の場合と
同様に、１次燃焼領域での適切な酸素濃度の調節が、Ｎ
Ｏｘの生成抑制と還元、及び残存ＮＨ3 のＮ2 への分解
などに作用したためと考えられる。
ってＮ2 Ｏの低減率が増加するにも関わらず、ＮＯｘ低
減率はほぼ一定に保たれていることがわかる。このこと
も本発明の優れた特長の一つであり、２段燃焼の場合と
同様に、１次燃焼領域での適切な酸素濃度の調節が、Ｎ
Ｏｘの生成抑制と還元、及び残存ＮＨ3 のＮ2 への分解
などに作用したためと考えられる。
【００２５】以上のように、本発明は気泡流動層からの
Ｎ2 ＯとＮＯｘ発生量の同時低減に対して最も効果的な
方法であり、小型装置による実験の範囲でも、Ｎ2 Ｏの
低減率が約９０％に達することがわかった。本発明によ
るＮ2 Ｏ低減のメカニズムに基づけば、フリーボードで
のガス滞留時間がより長く熱損失の比率が少ない大型装
置では、より少ない付加燃料量で大きな効果を期待でき
る。さらに、実験では付加燃料にプロパンガスを使った
が、天然ガスのような他の種類のガス、あるいは軽油や
灯油のような石油系の液体燃料を使用しても、同様の効
果が期待できるものと考えられる。
Ｎ2 ＯとＮＯｘ発生量の同時低減に対して最も効果的な
方法であり、小型装置による実験の範囲でも、Ｎ2 Ｏの
低減率が約９０％に達することがわかった。本発明によ
るＮ2 Ｏ低減のメカニズムに基づけば、フリーボードで
のガス滞留時間がより長く熱損失の比率が少ない大型装
置では、より少ない付加燃料量で大きな効果を期待でき
る。さらに、実験では付加燃料にプロパンガスを使った
が、天然ガスのような他の種類のガス、あるいは軽油や
灯油のような石油系の液体燃料を使用しても、同様の効
果が期待できるものと考えられる。
【００２６】
【発明の効果】上記のように、本発明によれば、従来の
技術では困難であったＮ2 ＯとＮＯｘ発生の同時且つ大
幅な低減を燃焼装置と操作の簡単な改変によって実現す
るものである。
技術では困難であったＮ2 ＯとＮＯｘ発生の同時且つ大
幅な低減を燃焼装置と操作の簡単な改変によって実現す
るものである。
【図１】本発明の燃焼方法を実施するための装置の構成
図。
図。
【図２】単段燃焼を規準とした、２段燃焼時と本発明の
Ｎ2 Ｏ、ＮＯｘの低減率を示すグラフ。
Ｎ2 Ｏ、ＮＯｘの低減率を示すグラフ。
【図３】２次空気量のλP2とＮ2 Ｏ、ＮＯｘ低減率との
関係を示すグラフ。
関係を示すグラフ。
【図４】フリーボード内最高温度とＮ2 Ｏ、ＮＯｘ低減
率との関係を示すグラフ。
率との関係を示すグラフ。
【図５】付加燃料の量による炉内温度の変化を示すグラ
フ。
フ。
１：流動層焼却炉本体、２：主燃料供給口、３：層内伝
熱管、４：２段燃焼用バーナ、５：３次空気、６：フリ
ーボード伝熱管、７：排ガス出口、８：集塵器、９：排
ガス、１０：１次空気、１１：空気分散器内部、１２：
流動媒体排出管、１３：空気分散器、１４：灰排出管、
１５：流動層部、１６：フリーボード中段、１７：フリ
ーボード上段
熱管、４：２段燃焼用バーナ、５：３次空気、６：フリ
ーボード伝熱管、７：排ガス出口、８：集塵器、９：排
ガス、１０：１次空気、１１：空気分散器内部、１２：
流動媒体排出管、１３：空気分散器、１４：灰排出管、
１５：流動層部、１６：フリーボード中段、１７：フリ
ーボード上段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平間 利昌 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２番 １号 通商産業省工業技術院北海道工業技 術研究所内 (72)発明者 細田 英雄 北海道札幌市豊平区月寒東２条17丁目２番 １号 通商産業省工業技術院北海道工業技 術研究所内 (72)発明者 細田 修吾 東京都大田区羽田旭町11番１号 株式会社 荏原製作所内 (72)発明者 原田 道昭 東京都新宿区大久保２丁目３番４号 財団 法人石炭利用総合センター内
Claims (5)
- 【請求項１】 流動層燃焼炉で含窒素燃料を燃焼するに
際し、該燃焼炉の燃焼域をガスの流れ方向に３段階に分
割し、流動層部分の第１燃焼域には主燃料を供給すると
ともに、該燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等しい
か、それ以下の空気量を流動用空気として供給し、フリ
ーボード前段から中段にかけての第２燃焼域には、付加
燃料及び該付加燃料に対する理論燃焼空気量にほぼ等し
いか、それ以下の空気量を２次空気として供給し、さら
にフリーボード中段から後段に位置する第３燃焼域に
は、前記主燃料及び付加燃料の完全燃焼に必要な十分な
量の空気を３次空気として供給することを特徴とする亜
酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時低
減する流動層燃焼方法。 - 【請求項２】 第１燃焼域である流動層部分に供給する
空気量が、前記主燃料に対する理論燃焼空気量の９０〜
１００％の空気量であることを特徴とする請求項１記載
の流動層燃焼方法。 - 【請求項３】 第２燃焼域であるフリーボード前段から
中段にいたる部分に供給する空気量が、前記付加燃料に
対する理論燃焼空気量の７０〜１００％の空気量である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の流動層燃焼方
法。 - 【請求項４】 第２燃焼域に供給する付加燃料が、気体
燃料、液体燃料、粉末状の固体燃料のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項１、２又は３記載の流動層燃焼方
法。 - 【請求項５】 第２燃焼域での燃焼後の燃焼ガス中の酸
素濃度が約１％になるように、それぞれの空気量を調節
することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載
の流動層燃焼方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144137A JP3059995B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 亜酸化窒素と窒素酸化物を同時低減する流動層燃焼方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144137A JP3059995B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 亜酸化窒素と窒素酸化物を同時低減する流動層燃焼方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07332613A true JPH07332613A (ja) | 1995-12-22 |
| JP3059995B2 JP3059995B2 (ja) | 2000-07-04 |
Family
ID=15355086
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6144137A Expired - Lifetime JP3059995B2 (ja) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | 亜酸化窒素と窒素酸化物を同時低減する流動層燃焼方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3059995B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004125331A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 汚泥燃焼炉の制御方法および同制御装置 |
| JP2010175157A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Metawater Co Ltd | 流動焼却炉 |
| JP5482792B2 (ja) * | 2009-08-07 | 2014-05-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 有機性廃棄物処理システム及び方法 |
| JP2016041990A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 東洋エンジニアリング株式会社 | ボイラーを含む発熱装置 |
| JP2018200150A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機性廃棄物の燃焼炉及び該燃焼炉を用いた有機性廃棄物の処理システム |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| BRPI0819200B1 (pt) | 2007-11-07 | 2020-04-07 | Metawater Co Ltd | método de incineração em leito fluidizado para lama |
-
1994
- 1994-06-03 JP JP6144137A patent/JP3059995B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004125331A (ja) * | 2002-10-04 | 2004-04-22 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 汚泥燃焼炉の制御方法および同制御装置 |
| JP2010175157A (ja) * | 2009-01-30 | 2010-08-12 | Metawater Co Ltd | 流動焼却炉 |
| JP5482792B2 (ja) * | 2009-08-07 | 2014-05-07 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 有機性廃棄物処理システム及び方法 |
| JP2016041990A (ja) * | 2014-08-18 | 2016-03-31 | 東洋エンジニアリング株式会社 | ボイラーを含む発熱装置 |
| JP2018200150A (ja) * | 2017-05-29 | 2018-12-20 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機性廃棄物の燃焼炉及び該燃焼炉を用いた有機性廃棄物の処理システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3059995B2 (ja) | 2000-07-04 |
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