JPS5913643B2 - 流動層の燃焼制御方法 - Google Patents
流動層の燃焼制御方法Info
- Publication number
- JPS5913643B2 JPS5913643B2 JP52128007A JP12800777A JPS5913643B2 JP S5913643 B2 JPS5913643 B2 JP S5913643B2 JP 52128007 A JP52128007 A JP 52128007A JP 12800777 A JP12800777 A JP 12800777A JP S5913643 B2 JPS5913643 B2 JP S5913643B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fluidized bed
- stage
- combustion
- nox
- air ratio
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
- F23C10/005—Fluidised bed combustion apparatus comprising two or more beds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、流動層の燃焼制御方法に関するものである。
流動層燃焼は、
１ 燃焼と同時にドロマイト或いは石灰による炉内脱硫
が可能である。
が可能である。
２ 低温燃焼である為ＮＯｘの生成が少ない。
３ 流動層内に浸漬した伝熱面の熱伝達係数が大きい。
などの利点が有るので、特に重質油、石炭等の燃焼に適
しているとされ、有望視されている。
しているとされ、有望視されている。
さて、硫黄分の多い石炭を燃焼させる場合、排ガス中の
Ｓ０ｘは燃焼と同時に脱硫により殆んどＯにすることが
可能であるが、硫黄分の多い石炭は大抵の場合窒素分も
多いので、これを燃焼させると、同時脱硝ができない為
ＮＯｘは１５０〜２００ｐｐｍに達する。現在、燃焼排
ガスのＮ０ｘを低減する技術としては、排煙脱硝装置に
よるものがあり、特に乾式触媒によつて排ガス中のＮＯ
ｘを還元してＮ２にするものが有利とされているが、こ
の装置は設備費、運転費が高く、取扱いも複雑である。
Ｓ０ｘは燃焼と同時に脱硫により殆んどＯにすることが
可能であるが、硫黄分の多い石炭は大抵の場合窒素分も
多いので、これを燃焼させると、同時脱硝ができない為
ＮＯｘは１５０〜２００ｐｐｍに達する。現在、燃焼排
ガスのＮ０ｘを低減する技術としては、排煙脱硝装置に
よるものがあり、特に乾式触媒によつて排ガス中のＮＯ
ｘを還元してＮ２にするものが有利とされているが、こ
の装置は設備費、運転費が高く、取扱いも複雑である。
このようなことから燃焼と同時に脱硝できるが、或いは
ＮＯｘの生成量を極端に少なくできる流動層燃焼が要求
されている。
ＮＯｘの生成量を極端に少なくできる流動層燃焼が要求
されている。
一方、石炭のように窒素を多量に含む燃料をＮＯｘの生
成量が少なくなるように燃焼させるには２段燃焼が効果
的であるが、流動層燃焼に２段燃焼を応用すると、ＮＯ
ｘの生成量は減少するが、流動層燃焼の利点である炉内
脱硫が劣化する。
成量が少なくなるように燃焼させるには２段燃焼が効果
的であるが、流動層燃焼に２段燃焼を応用すると、ＮＯ
ｘの生成量は減少するが、流動層燃焼の利点である炉内
脱硫が劣化する。
これは炉内脱硫が、５０２＋〔ＣａＣ０３＋ＭｇＯ〕十
−２０２→〔ＣａＳＯ４＋ＭｇＯ〕＋Ｃ０２の化学反応
が達成されるのに、２段燃焼では第１段目の燃焼で酸素
を少なくしてしまう為、上式の反応が生じなくなり、第
２段目の燃焼で酸素を多くしても反応時間が足りなくな
る為である。
−２０２→〔ＣａＳＯ４＋ＭｇＯ〕＋Ｃ０２の化学反応
が達成されるのに、２段燃焼では第１段目の燃焼で酸素
を少なくしてしまう為、上式の反応が生じなくなり、第
２段目の燃焼で酸素を多くしても反応時間が足りなくな
る為である。
従つて燃焼と同時に脱硝を可能に、或いはＮ０ｘの生成
が少なくなるように流動層燃焼を行ない、その燃焼と同
時に行なわれる脱硫を劣化させないことが必要である。
が少なくなるように流動層燃焼を行ない、その燃焼と同
時に行なわれる脱硫を劣化させないことが必要である。
そこで本発明者は、これを満足させることのできる技術
手段を開発すべく鋭意攻究の結果、流動層を多段になし
て、第１段以降の流動層でＮＯｘとＨ２Ｓの生成を少な
くすると共にＨＣＮなどの有害ガスを殆んど分解し、最
終段の流動層で脱硫を行なうとともにＮＯｘの生成を少
なくしつつＨＣＮなどを完全に分解することのできる流
動層の燃焼制御方法を見い出したものである。
手段を開発すべく鋭意攻究の結果、流動層を多段になし
て、第１段以降の流動層でＮＯｘとＨ２Ｓの生成を少な
くすると共にＨＣＮなどの有害ガスを殆んど分解し、最
終段の流動層で脱硫を行なうとともにＮＯｘの生成を少
なくしつつＨＣＮなどを完全に分解することのできる流
動層の燃焼制御方法を見い出したものである。
本発明による流動層の燃焼制御方法は、流動層を２段以
上に分け、第１段の流動層で燃料をＮＯｘ及びＨ２Ｓが
僅かしか生成しない空気比で部分燃焼を行なう。
上に分け、第１段の流動層で燃料をＮＯｘ及びＨ２Ｓが
僅かしか生成しない空気比で部分燃焼を行なう。
この部分燃焼によつて可燃ガスとＳＯ２とＨＣＮなどが
生じるが、ＨＣＮなどは通常燃焼させるとＮＯｘを生成
するので、第１段の流動層の第２段以降の燃焼又は第２
段以降の流動層の燃焼において、ＮＯｘが僅かしか生成
しない空気比及び温度で燃焼させかつＨＣＮなどの有害
ガスを殆んど分解させる。この燃焼にたずさわる流動層
の流動媒体は脱硫作用がなくても良いものである。然し
てこれら流動層で生じた可燃ガスは最終段の流動層で、
空気比を多くして完全燃焼させて残りのＨＣＮなどの有
害ガスを完全分解すると同時に脱硫材により脱硫するも
のである。前記の第１段の流動層の空気比について第１
図によつて説明する。第１図はＳ３．５％の残渣油をガ
ス化した場合の平衡状態におけるガス組成を空気比に対
して示したグラフで、これによるとＮＯｘを少なくする
為には空気比を下げれば良いことが判る。つまり２段燃
焼すれば良いことが判る。しかしそうすると前述の如く
脱硫が劣化する。また空気比λ〈０，５にするとＮＯｘ
の発生は完全に無くなり、ＳＯ２も殆んど無くなるが、
Ｈ２Ｓ，ＣＯＳが多量に発生する。さらに空気比λ＝０
．５〜０．７にすると、ＮＯｘの発生は殆んど無いが、
ＳＯ２，Ｈ２Ｓ，ＣＯＳが多量に発生する。またさらに
空気比λ＝０．７〜０．７５にすると、ＮＯｘの発生は
殆んど無く、ＳＯ２が多量に発生するもののＨ２Ｏ，Ｃ
ＯＳは殆んど発生しなくなるものである。そこで、本発
明では第１段の流動層の空気比λ＝０．７〜０．７５と
して燃料を部分燃焼し、ＮＯｘ及びＨ２Ｓを僅かしか生
成させないようにする。また第２段の流動層の空気比と
温度について説明する。
生じるが、ＨＣＮなどは通常燃焼させるとＮＯｘを生成
するので、第１段の流動層の第２段以降の燃焼又は第２
段以降の流動層の燃焼において、ＮＯｘが僅かしか生成
しない空気比及び温度で燃焼させかつＨＣＮなどの有害
ガスを殆んど分解させる。この燃焼にたずさわる流動層
の流動媒体は脱硫作用がなくても良いものである。然し
てこれら流動層で生じた可燃ガスは最終段の流動層で、
空気比を多くして完全燃焼させて残りのＨＣＮなどの有
害ガスを完全分解すると同時に脱硫材により脱硫するも
のである。前記の第１段の流動層の空気比について第１
図によつて説明する。第１図はＳ３．５％の残渣油をガ
ス化した場合の平衡状態におけるガス組成を空気比に対
して示したグラフで、これによるとＮＯｘを少なくする
為には空気比を下げれば良いことが判る。つまり２段燃
焼すれば良いことが判る。しかしそうすると前述の如く
脱硫が劣化する。また空気比λ〈０，５にするとＮＯｘ
の発生は完全に無くなり、ＳＯ２も殆んど無くなるが、
Ｈ２Ｓ，ＣＯＳが多量に発生する。さらに空気比λ＝０
．５〜０．７にすると、ＮＯｘの発生は殆んど無いが、
ＳＯ２，Ｈ２Ｓ，ＣＯＳが多量に発生する。またさらに
空気比λ＝０．７〜０．７５にすると、ＮＯｘの発生は
殆んど無く、ＳＯ２が多量に発生するもののＨ２Ｏ，Ｃ
ＯＳは殆んど発生しなくなるものである。そこで、本発
明では第１段の流動層の空気比λ＝０．７〜０．７５と
して燃料を部分燃焼し、ＮＯｘ及びＨ２Ｓを僅かしか生
成させないようにする。また第２段の流動層の空気比と
温度について説明する。
本発明者は流動層ではないが多段炉即ち耐火壁で構成さ
れた空間が格子状耐火壁を介して接続され、上流で部分
燃焼した可燃ガスが各空間で新たに空気が供給されて部
分燃焼する炉で、各段の供給空気量を調節し、燃焼量を
調節した処、最終ＮＯｘ値が極めて低くなることが判つ
た。本発明ではこの現象を多段流動層に応用し、各段の
空気量と温度を最適にするのであつて、その最適空気比
及び温度は、例えば石炭が燃料の場合各段毎に空気比λ
＝１．１０、層温度ｔ＝７００〜８００℃である。以下
本発明の一実施例を２段流動層の場合について第２回を
参照して説明する。
れた空間が格子状耐火壁を介して接続され、上流で部分
燃焼した可燃ガスが各空間で新たに空気が供給されて部
分燃焼する炉で、各段の供給空気量を調節し、燃焼量を
調節した処、最終ＮＯｘ値が極めて低くなることが判つ
た。本発明ではこの現象を多段流動層に応用し、各段の
空気量と温度を最適にするのであつて、その最適空気比
及び温度は、例えば石炭が燃料の場合各段毎に空気比λ
＝１．１０、層温度ｔ＝７００〜８００℃である。以下
本発明の一実施例を２段流動層の場合について第２回を
参照して説明する。
第１段の流動層１の流動媒体は必ずしも脱硫材を含まな
くても良いが、これは分散板２の上で、下方より矢印３
の如く上昇供給せしめられる空気と、矢印４の如く流動
層１内に供給される空気とによつて流動化されている。
石炭などの燃料は矢印５の如く流動層１内に供給される
が、下方より矢印３の如く供給される空気は燃料を完全
燃焼せしめる理論空気量より少なく、例えば８００１）
程度となしてある。実質的には空気比λ＝０．７程度と
なしてある。従つて第１段の流動層１の第１段燃焼の部
分ではＮＯｘとＨ２Ｓは極めて僅かしか生成せず、不完
全燃焼ガス（ＣＯ２及びＣＯ，Ｈ２などの混合ガス）と
ＳＯ，とＨＣＮなどが生成する。これらのガスは矢印４
の如く流動層１内に供給される空気により第２段の燃焼
が行なわれるが、空気の供給量を適当にすることにより
、実質的には空気比λ＝１．１０にすることにより、ま
た層温度ｔ＝７００〜８００℃とすることにより、ＨＣ
Ｎなど通常燃焼ではＮＯｘを生成するガスが含まれてい
ても、ＮＯｘの生成量は極めて僅かであり、且つＨＣＮ
などは殆んど分解する。第１段の流動層１の上に設けら
れた空間６にはなお可燃ガスが現われるが、これは第２
段の流動層ｒへ供給される。そして流動層７内の流動媒
体は、分散板８上で下方より供給される可燃ガス及び矢
印９の如く流動層７内に供給される空気によつて流動化
している。流動層７の流動媒体は、ドロマイトなどの脱
硫材と砂からなり、第１段の流動層１の上部空間６から
供給された可燃ガスは、矢印９の如く供給された空気に
よつて燃焼すると同時に該ガス中のＳＯ２が脱硫されて
ＣａｓＯ４となる。第２段の流動層７内の可燃ガスの燃
焼ではＨＣＮなどの有害ガスは完全に分解され、またこ
のとき生成するＮＯｘは極めて僅かなものとなる。第２
段の流動層７で完全燃焼したガスは、上部空間１０を経
てサイクロン１１へ流入し、ここで除塵されて図示せぬ
煙突へ排出される。サイクロン１１の下部１２に溜つた
ダストは図示せぬ排出装置を通り、第２段の流動層７へ
再供給されるか、系外へ排出される。第１段の流動層１
では流動媒体が消粍または細粒化するので、矢印１３の
如く供給され、細粒及び灰は矢印１４の如く排出される
。第２段の流動層７では脱硫材と流動媒体が消費及び細
粒化されるので、矢印１５の如く供給され、ＣａｓＯ４
は矢印１６の如く排出され、灰は矢印１７の如く排出さ
れる。尚第１段及び第２段の流動層の周壁１８、流動層
１及び７内、空間６及び１０内などに伝熱面を設け、冷
却を行なつて流動層の燃焼熱を吸収することができる。
くても良いが、これは分散板２の上で、下方より矢印３
の如く上昇供給せしめられる空気と、矢印４の如く流動
層１内に供給される空気とによつて流動化されている。
石炭などの燃料は矢印５の如く流動層１内に供給される
が、下方より矢印３の如く供給される空気は燃料を完全
燃焼せしめる理論空気量より少なく、例えば８００１）
程度となしてある。実質的には空気比λ＝０．７程度と
なしてある。従つて第１段の流動層１の第１段燃焼の部
分ではＮＯｘとＨ２Ｓは極めて僅かしか生成せず、不完
全燃焼ガス（ＣＯ２及びＣＯ，Ｈ２などの混合ガス）と
ＳＯ，とＨＣＮなどが生成する。これらのガスは矢印４
の如く流動層１内に供給される空気により第２段の燃焼
が行なわれるが、空気の供給量を適当にすることにより
、実質的には空気比λ＝１．１０にすることにより、ま
た層温度ｔ＝７００〜８００℃とすることにより、ＨＣ
Ｎなど通常燃焼ではＮＯｘを生成するガスが含まれてい
ても、ＮＯｘの生成量は極めて僅かであり、且つＨＣＮ
などは殆んど分解する。第１段の流動層１の上に設けら
れた空間６にはなお可燃ガスが現われるが、これは第２
段の流動層ｒへ供給される。そして流動層７内の流動媒
体は、分散板８上で下方より供給される可燃ガス及び矢
印９の如く流動層７内に供給される空気によつて流動化
している。流動層７の流動媒体は、ドロマイトなどの脱
硫材と砂からなり、第１段の流動層１の上部空間６から
供給された可燃ガスは、矢印９の如く供給された空気に
よつて燃焼すると同時に該ガス中のＳＯ２が脱硫されて
ＣａｓＯ４となる。第２段の流動層７内の可燃ガスの燃
焼ではＨＣＮなどの有害ガスは完全に分解され、またこ
のとき生成するＮＯｘは極めて僅かなものとなる。第２
段の流動層７で完全燃焼したガスは、上部空間１０を経
てサイクロン１１へ流入し、ここで除塵されて図示せぬ
煙突へ排出される。サイクロン１１の下部１２に溜つた
ダストは図示せぬ排出装置を通り、第２段の流動層７へ
再供給されるか、系外へ排出される。第１段の流動層１
では流動媒体が消粍または細粒化するので、矢印１３の
如く供給され、細粒及び灰は矢印１４の如く排出される
。第２段の流動層７では脱硫材と流動媒体が消費及び細
粒化されるので、矢印１５の如く供給され、ＣａｓＯ４
は矢印１６の如く排出され、灰は矢印１７の如く排出さ
れる。尚第１段及び第２段の流動層の周壁１８、流動層
１及び７内、空間６及び１０内などに伝熱面を設け、冷
却を行なつて流動層の燃焼熱を吸収することができる。
上記実施例は２段流動層において、第１段の流動層１で
２段燃焼を行なわせた場合であるが、第１段の流動層１
（上部空間６を含めて）で２段以上の多段燃焼とするこ
とも、第１段の流動層１を多段とすることも、さらに第
２段の流動層７（上部空間１０を含めて）を多段燃焼と
することも可能である。
２段燃焼を行なわせた場合であるが、第１段の流動層１
（上部空間６を含めて）で２段以上の多段燃焼とするこ
とも、第１段の流動層１を多段とすることも、さらに第
２段の流動層７（上部空間１０を含めて）を多段燃焼と
することも可能である。
要するに最終段の流動層以前の流動層でＨＣＮなど通常
燃焼によつてはＮＯｘを生成する可能性のあるガスを多
段燃焼によつてＮＯｘを極めて僅かしか発生させず、し
かもＨＣＮなどの有害ガスを殆んど完全に分解する空気
比と燃焼温度に調節すれば良いのであり、また最終段の
流動層では燃焼と同時に十分な空気比を与えて脱硫を完
全に行ないさえすれば良いのである。これらの燃焼温度
は大体流動層で発生する温度に等しいものである。以上
詳記した通り本発明による流動層の燃焼制御方法によれ
ば、多段に分けた流動層の内の第１段以降の流動層にお
いて燃料を部分燃焼することを多段に行うことによつて
ＮＯｘとＨ２Ｓの生成を少なくできるとともに副生する
ＨＣＮなど通常燃焼によつてはＮＯｘを発生する有害ガ
スを分解することができ、最終段の流動層において可燃
ガスを完全燃焼することにより脱硫材にて脱硫できるの
で、従来のように設備費、運転費が高く、取扱いも複雑
な乾式触媒による脱硝装置は不要となつて、プラントの
簡素化が可能となると共に脱硫に効果的な流動層を有効
に利用し得られ、その実利的効果多大なるものがある。
燃焼によつてはＮＯｘを生成する可能性のあるガスを多
段燃焼によつてＮＯｘを極めて僅かしか発生させず、し
かもＨＣＮなどの有害ガスを殆んど完全に分解する空気
比と燃焼温度に調節すれば良いのであり、また最終段の
流動層では燃焼と同時に十分な空気比を与えて脱硫を完
全に行ないさえすれば良いのである。これらの燃焼温度
は大体流動層で発生する温度に等しいものである。以上
詳記した通り本発明による流動層の燃焼制御方法によれ
ば、多段に分けた流動層の内の第１段以降の流動層にお
いて燃料を部分燃焼することを多段に行うことによつて
ＮＯｘとＨ２Ｓの生成を少なくできるとともに副生する
ＨＣＮなど通常燃焼によつてはＮＯｘを発生する有害ガ
スを分解することができ、最終段の流動層において可燃
ガスを完全燃焼することにより脱硫材にて脱硫できるの
で、従来のように設備費、運転費が高く、取扱いも複雑
な乾式触媒による脱硝装置は不要となつて、プラントの
簡素化が可能となると共に脱硫に効果的な流動層を有効
に利用し得られ、その実利的効果多大なるものがある。
第１図はＳ３．５％の残渣油をガス化した場合の平衡状
態におけるガス組成を空気比に対して示したグラフ、第
２図は本発明による流動層の燃焼制御方法を説明する為
の流動層の断面図である。 １・・・・・・第１段の流動層、２・・・・・・分散板
、６・・・・・・空間、７・・・・・・第２段の流動層
、８・・・・・・分散板、１０・・・・・・空間、１１
・・・・・・サイクロン、１２・・・・・・サイクロン
の下部、１８・・・・・・流動層の周壁。
態におけるガス組成を空気比に対して示したグラフ、第
２図は本発明による流動層の燃焼制御方法を説明する為
の流動層の断面図である。 １・・・・・・第１段の流動層、２・・・・・・分散板
、６・・・・・・空間、７・・・・・・第２段の流動層
、８・・・・・・分散板、１０・・・・・・空間、１１
・・・・・・サイクロン、１２・・・・・・サイクロン
の下部、１８・・・・・・流動層の周壁。
Claims (1)
- １ 流動層を多段に分け、第１段の流動層で燃料をＮＯ
ｘとＨ＿２Ｓが僅かしか生じない空気比λ＝０．７〜０
．７５で部分燃焼し、この部分燃焼で生じたガスを第１
段以降の流動層でＮＯｘが僅かしか生成しない空気比λ
＝０．７〜０．７５及び温度ｔ＝７００〜８００℃で多
段燃焼し、最終段の流動層で前段の流動層から供給され
る可燃ガスを完全燃焼すると同時に脱硫材にてＳＯ＿２
を除去することを特徴とする流動層の燃焼制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52128007A JPS5913643B2 (ja) | 1977-10-25 | 1977-10-25 | 流動層の燃焼制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52128007A JPS5913643B2 (ja) | 1977-10-25 | 1977-10-25 | 流動層の燃焼制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5461331A JPS5461331A (en) | 1979-05-17 |
| JPS5913643B2 true JPS5913643B2 (ja) | 1984-03-31 |
Family
ID=14974156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52128007A Expired JPS5913643B2 (ja) | 1977-10-25 | 1977-10-25 | 流動層の燃焼制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5913643B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5239834A (en) * | 1975-09-25 | 1977-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fluid bed combustion device |
-
1977
- 1977-10-25 JP JP52128007A patent/JPS5913643B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5239834A (en) * | 1975-09-25 | 1977-03-28 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Fluid bed combustion device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5461331A (en) | 1979-05-17 |
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