JPS5832285B2 - 含窒素可燃物の流動燃焼法 - Google Patents

含窒素可燃物の流動燃焼法

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JPS5832285B2
JPS5832285B2 JP52141915A JP14191577A JPS5832285B2 JP S5832285 B2 JPS5832285 B2 JP S5832285B2 JP 52141915 A JP52141915 A JP 52141915A JP 14191577 A JP14191577 A JP 14191577A JP S5832285 B2 JPS5832285 B2 JP S5832285B2
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secondary air
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JP52141915A
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祐哉 山畑
一彦 大井
克典 高橋
真積 板谷
保 竹林
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23GCREMATION FURNACES; CONSUMING WASTE PRODUCTS BY COMBUSTION
    • F23G5/00Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor
    • F23G5/30Incineration of waste; Incinerator constructions; Details, accessories or control therefor having a fluidised bed

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、含窒素可燃物を流動燃焼炉を用いて燃焼処理
する前記可燃物の流動燃焼法(こ関する。
石炭等の固形状の含窒素燃料は従来、火格子炉や微粉炭
燃焼炉を用いて燃焼する方法が一般的であったが、適用
できる石炭等の種類が大巾(こ限定されるため、最近、
適用様の広い流動炉が注目されている。
また、下水処理場、化学工場等から排出される余剰汚泥
、スラッジ等の含窒素可燃性廃棄物においても、従来、
多段焼却炉、ロータリーキルン、火格子炉等を用いて燃
焼処理する方法が一般的であったが、最近、流動燃焼炉
を用いる方法が注目されている。
流動燃焼炉を用いる方法は、■ユニットで大量の可燃物
を燃焼処理することができ、装置がコンパクトであり、
しかも低過剰空気で完全燃焼できるという特徴を有して
いる。
しかし、流動燃焼炉を用いて含窒素可燃物を処理する場
合には、窒素酸化物(NOx)の生成が著しく、例えば
、燃焼排ガス中に400〜600ppmのNOxが含ま
れてくるため(こ、新たな脱硝装置を設けなければなら
ないという問題がある。
しかし、石炭等の場合には、ばいじん、硫黄酸化物の発
生、また汚泥等の廃棄物の燃焼においては、塩化水素、
イオウ酸化物等が同時に発生するので、この燃焼排ガス
に乾式あるいは湿式の脱硝技術を適用することはかなり
困難である。
上記問題のうち、廃棄物の場合については、本発明者ら
は、多段焼却炉、ロータリーキルン、流動燃焼炉などの
燃焼炉全般に適用することができる可燃性廃棄物(特(
こ汚泥)の低NOx燃焼法を提案した(特願昭51−9
3234号(特開昭53−19685号公報)および特
願昭51−134180号(特開昭53−57268号
公報))。
これらの方法は、空気不足下に、汚泥を熱分解あるいは
部分燃焼させ、発生するH2.C09CH4,NH3等
を主体とする未燃ガスに均等に二次空気を供給し、H2
等と同時にNH3を完全燃焼させる際の、そのNOxへ
の転換を防止するとともに、さらに流動床部で生成した
NOxの一部が減少させるものである。
しかしながら、上記方法は、流動床部の上方の、二次空
気を導入する燃焼空間におけるNOx生成に対しては優
れた抑制効果を示すが、流動床部ですでに生成して燃焼
空間部(こ流れ込むNOx の減少に対しては効果が小
さいことが判明した。
本発明の目的は、上記先願に係る方法および従来の問題
点を解消し、含窒素可燃物を流動燃焼炉で燃焼処理する
際に生成する窒素酸化物を極力少すくシ、また、これを
無害な窒素ガスに転化することができる含窒素可燃物の
流動燃焼法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明は、下部に含窒素可燃
物を流動燃焼させるための流動床部(ヘッド部とも称す
)、および上部に未燃焼物の燃焼空間部を有する流動燃
焼炉を用い、該燃焼炉内の前記流動床部に含窒素可燃物
と一次空気を、および前記燃焼空間部に二次空気を導入
し、補助燃料の存在下または不存在下に暗記可燃物を燃
焼処理する燃焼方法において、前記−次空気の導入量を
可燃性廃棄物と補助燃料の燃焼に必要な理論酸素量を有
する空気量より以下とし、かつ、前記流動床部と燃焼空
間部との間(こ還元部を、前記流動床部を離れて上昇す
る気体が該還元部に1秒以上滞留するように設け、該還
元部(こおいて、前記流動床部から上昇する気体中の窒
素酸化物を該気体中のアンモニアなどにより還元すると
共(こ、前記燃焼空間部への2次空気の導入を、該燃焼
空間部内の気体の流れ方向に沿って多段に設けられた導
入孔から行なうことを特徴とするものである。
本発明の処理対象である含窒素可燃物としては、石炭、
石炭と油の混合燃料、工場廃水や生活汚水等を浄化処理
した場合に発生する余剰汚泥、製紙工場から発生する製
紙スラッジ、パルプ工場から発生する樹皮、木屑、薬品
工場から発生する含窒素廃液またはスラッジ、および合
成繊維や紙類の多い都市ごみ等があげられる。
本発明の流動燃焼法の典型例を具体的に示す。
先ず流動燃焼炉下部のベッド部で可燃物または可燃物と
補助燃料とを酸素不足の状態で部分燃焼させ、次の上記
ベッド部の上方に位置する空間部(以下、フリーボー5
Mと称することがある)に上昇してくるH2.C09C
H4,NH3等を含む未燃気体に、フリーボード部の下
部(還元部と称し、あらたに空気を供給しない部分)で
1秒以上、好ましくは1.5〜2.0秒の滞留時間を与
えることにより、ベッド部で生成したNOx を、同伴
するCH4* H2* CO* NH3等のガスによっ
てN2Iこ還元し、次いでフリーボード部の上部(燃焼
空間と称し、あらたに空気を供給する部分)に上昇した
ガスに二次空気を送入し、ガス中に残存するH2゜Co
、CH4,NH3等を完全燃焼させて、流動燃焼炉外に
排出するものである。
上記還元部としては、装置の規模によって異なるが、一
般に燃焼炉下部のベッド部表面から、ガスの流れ方向に
内力Yつで1.5流以上、好ましくは2.0〜3.0m
離れた位置までの空間が用いられる。
また、上記燃焼空間部で残存するNH3fiどを燃焼さ
せる際に再びNOxが生成することを防ぐために、二次
空気を未燃気体の流れ方向に沿って2段以上の多段に分
割し、さらlと各段に2個以上の送入孔を設けてこれよ
り二次空気を送入し、該二次空気と未燃気体を混合する
さらに、二次空気として、例えば流動燃焼炉から排出さ
れた燃焼排ガスの一部を空気と混合し、酸素製産を低下
させた混合空気を用いると、特に大直径の流動燃焼装置
におけるNOxの抑制効果を増大させることができる。
次に、添付図面を用いて本発明の方法を具体的に説明す
る。
第1図は、本発明の方法を実施するための流動燃焼炉の
概略縦断面図である。
流動燃焼炉1の本体は、空気箱2、ベッド部3、フリー
ボード部4からなり、フリーボード部4は、気体の流れ
方向に沿ってベッド部上端から3mまで、および3mか
ら6mまでの位置にそれぞれ設けられた還元部5および
燃焼空間部6からなっている。
ライン7から燃焼用−次空気、ライン8から重油などの
補助燃料、ライン9から燃焼すべき可燃物がそれぞれ供
給される。
ベッド部3には砂等の流動媒体があり、そこで可燃性廃
棄物または可燃物と補助燃料の一部が流動媒体の流動下
に一次空気により酸素を得て燃焼し、650〜850℃
の温度になるとともに、可燃物または可燃物と補助燃料
の残りの可燃物が熱分解を受けてN2゜CO、CH4,
NH3その他の未燃物質を含む気体となり、この気体は
ベッド部3から、フリーボード部4の下部の本発明で新
しく設けられた還元部5に流入する。
上記還元部5において、ベッド部3で生成した、例えば
約300 ppmのNOxは未燃気体に同伴している未
燃物質、例えばNH3と下記のように反応しN2とN2
0 に還元されてNOx濃度は、例えば約30ppm
と大幅に減少する。
この還元反応の適合温度は650〜950℃と広範囲で
あるため、ベッド部3の温度を650〜850℃の範囲
内【こ維持すれば、還元部5の温度は上記適合湿度にな
り、通常は湿度調節をする必要はない。
上記還元部、すなわち燃焼空間部6に未燃気体が流入す
るまでの区間(こガスを1秒以上、好ましくは1.5〜
2.0秒滞留させることによって、上記還元反応は充分
進行し、NOxは大幅に減少する。
還元部5で上記のような滞留時間を与えられた未燃気体
は、フリーボード部4内の上部(こ位置する燃焼空間部
61こ流入し、ここで送入された二次空気中の酸素と反
応してN21Co*CH41NHJの未燃物質は完全燃
焼し、ライン12から炉9’(cr排出される。
上記二次空気は、ライン12から排出される燃焼ガス中
の酸素濃度(乾ガス基準)が2.0〜5.0饅の範囲に
なるように流量をコントロールし、かつ均一に送入さね
ることが望ましい。
二次空気の送入は、第1図(こ示すように未燃気体の流
れ方向(こ沿って複数段(この場合は3段)に分割して
設けられた二次空気送入ライン10A、10Bおよび1
0Cを通じて行なう。
さらに各段の送入ライン10A、10Bおよび10Cか
らの二次空気は、第3図の平面断面図【こ示すように燃
焼炉1の周方向に向けてそれぞれ設けられた3個の送入
孔11A、11Bおよび11Cから未燃気体に5rrV
/sec以上の流速でもって送入することが望ましい。
このように二次空気を3段で各段3個の合計9ケの送入
孔から高速流で分割送入することによって、燃焼空間部
6全体(こおいて必要とする二次空気量を徐々に未燃気
体と混合することができ、常(こ燃焼空間部6中の酸素
濃度を均一で低い値(こ抑えることができる。
したがって、燃焼空間部6内で未燃気体中の未燃物質は
徐々に燃焼し、特に残存NH3はNOx に転化するこ
とf、K<、N2tこ酸化することができ、ライン12
中のNOx濃度を例えば50ppm以下に減少すること
ができる。
なお、上記の説明からも理解されるように、二次空気送
入ライン10A、10Bおよび10Cから送入される二
次空気は、酸素濃度の低い方がNOx生成の抑制の点か
ら望ましいので、二次空気として空気に燃焼排ガス12
を一部混合して酸素濃度を10〜15%にした混合空気
を用いることは有効である。
特に大直径の流動燃焼炉においては、二次空気と未燃気
体の混合の悪さを補うと同時に、燃焼空間部における酸
素濃度の分布を低レベルで均一にすることができ、NO
xの生成抑制に大きな効果を発揮する。
次に、下水汚泥の流動燃焼の実施例および比較例に基づ
いて本発明をさらに詳細に説明する。
実施例 第1図の装置において、ベッド部3の内径700圏、流
動高さ1500B、流動媒体充填高さ700間、フリー
ボード部4の内径900M、フリーボード部4の高さ6
000run、この内還元部5の高さ3000mm、燃
焼空間部6の高さ3000rranとし、燃焼空間部6
における二次空気送入孔としては、第1図および第3図
に示すごとく燃焼空間部6を3段に分割し、各段(こぞ
れそれ3個の送入孔を設けたものを用い、次の条件で実
験を行なった。
(a) 処理対象の汚泥組成 水 分 82.1重量φ 灰 分 89重量係 可燃分 9.0重量幅 (可燃中の窒素外6.0重量係) (b) 用いた補助燃料;A重油 (c)ベッド部の条件と結果 (1) 汚泥供給量; 183 KV/Hr(2)補
助燃料供給量:20.1Kg/Hr(3)−次空気(流
動化空気)供給量;345N771/Hr (−次空気
は別途燃焼器で860℃に加熱した後、ベッド部に供給
した。
)(4)ベッド部の空気比;0.85 (5)ベッド部の温変 ;710℃ (6)ベッド部出ロガス組成 NOX ; 229ppm、NH3:11090pp
H2;1.1%、CO; 4.1係* CH4; i、
sφ、その他はCO21N2 および未反応の02等
(d) 還元部の条件と結果 (1)湿度;900℃ (2)還元部出口ガス中のNOx等 NOx;32ppm、NH3;54ppm(e)燃焼空
間部の条件と結果 (1)二次空気量;174〜ル勺 (2)混 度;865℃ (3)燃焼空間部出ロガス組成 NOx :45 ppm−NH3;8.7ppm、H2
;トレース、CO; トレース、炭化水素;トレース、
02 ;4.7饅その他はCO2およびN2゜ 比較例 上記実施例と同じ流動炉を用い、汚泥組成、汚泥供給量
等のベッド部操作条件を同一にして、ベッド部から(c
)−(6)に記載のガスと同じガスを発生させ、フリー
ボード部における二次空気送入方法を本発明者らが先に
提案した特願昭51−134180号(特開昭53−5
9268号公報)に基づく方法で、第2図に示すように
ベラド部3の直上から二次空気を送入し始め、全フリー
ボード部4で合計5段の送入ライン10A、IOB、I
OC,10Dおよび10Eから必要な全二次空気(17
4Nrr?/H)を等量分側して送入する条件で実験を
行なった。
その結果は下記のようであった。
(1)フリーボード部悪変:910℃ (2)フリーボード部出ロガ゛ス組成 NOx : 105ppm 、NH3: hレース、
H2ニドレース、COニドレース、炭化水素ニドレース
、02 :48係、その他はCO2およびN2゜ 上記結果から明らかなように、燃焼全間部出口から排出
される燃焼排ガス中のNOxは、比較例では105 p
pmであるのに対し、実施例では45ppm(比較例
1の67係)に減少した。
以上、本発明によれば、含窒素可燃物を窒素酸化物の生
成を極力防止して燃焼することができ、燃焼排ガス中の
窒素酸化物濃度を著しく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に用いる流動燃焼炉の実施例を示す縦
断面図、第2図は、比較例で使用される先願にかかる流
動燃焼炉の縦断面図、第3図は、第1図の流動燃焼炉に
おける二次空気送入位置を示す平面断面図である。 1・・・・・・流動燃焼炉、2・・・・・・空気箱、3
・・・・・・ベッド部、4・・・・・・フリーボード部
、5・・・・・・還元部、6・・・・・・燃焼空間部、
7・・・・・・−次空気送入ライン、8・・・・・・補
助燃料供給ライン、9・・・・・・可燃物供給ライン、
10A、10B、10C,10D・・・・・・二次空気
送入ライン、12・・・・・・燃焼ガス出口ライン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下部【こ含窒素可燃物を流動燃焼させるための流動
    床部、および上部に未燃焼物の燃焼空間部を有する流動
    燃焼炉を用い、該燃焼炉内の前記流動床部lこ含窒素可
    燃物と一次空気を、および前記燃焼空間部に二次空気を
    導入し、補助燃料の存在下または不存在下に前記可燃物
    を燃焼処理する流動炉(こおいて、前記−次空気の導入
    量を可燃物と補助燃料の燃焼に必要な理論酸素量を有す
    る空気量より以下とし、かつ、前記流動床部と燃焼空間
    部との間に還元部を、前記流動床部を離れて上昇する気
    体が該還元部に1秒以上滞留する長さとなるよう設け、
    該還元部において、前記流動床部から上昇する気体中の
    窒素酸化物を該気体中のアンモニアなどlこより還元す
    ると共に、前記燃焼空間部への二次空気の導入を、該燃
    焼空間部内の気体の流れ方向に沿って多段に設けられた
    導入孔から行なうことを特徴とする含窒素可燃物の流動
    燃焼法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記二次空気とし
    て、酸素濃度を低下させた混合空気を用いることを特徴
    とする含窒素可燃物の流動燃焼法。
JP52141915A 1977-11-25 1977-11-25 含窒素可燃物の流動燃焼法 Expired JPS5832285B2 (ja)

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