JPS5946412A - 流動床ボイラにおける未燃カ−ボンの再燃焼方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 木発１月は、流１ｔｌＪ床ボイラなどの流Ｉｕ！を未燃
（蓬装置１ゴ（以下、単に流ｌの床ボイラと記す）［お
いて発生した煙道中の未燃カーボンを含む夕゛ス１〜を
捕集し、効率よく再燃焼させる方法ＶＣ関するものであ
る。

近年、エネルギー事情の変遷の中で、石炭エネルギーの
畠度な自効利用の必ｊ紗性が産業Ｖ＋＋−Ｃ望寸れでい
る。石炭の主たる利用方法Ｑ１、直接蒸気ボイラの燃上
１として燃焼させるのが最も多く、これが一般）？（：
柴における石炭利１１１ブ目り、の１１１ｉ期に１．て
（偵゛実な方法である。一方、石炭そのものは埋蔵地域
、炭層生成年代などにより、その神類、性質が千差万別
である。石炭を蒸気ボイラの燃料としで利用する場外に
最もｒｒ鼎な性質は石炭の燃焼性であり、その指標の１
つとして石炭の固定炭素分を揮発分で除した燃料比（固
定炭素分／揮発分）がある。

この数値で１．２−、＝　１．３以下の石炭が通常燃焼
装置で燃焼させる標Ｂ、を的な石炭といえる。（Ｉ木の
代表的な石炭の１つである太平洋ｊυＪでに一燃料比は
約１０である。これらの石炭は蒸気ボイラの伝統的な形
式であるストーカ焚ボイラや微粉炭焚ボイラにおいても
、よく燃焼させることができる。また最近注目ｊされで
いる流すυ１床ボイラにおいても、この程度の燃料比の
石炭であれば、低公害性を昧ちつつ燃焼効率も（ｔ：ｌ
：ｉ　ＩｉＬさせることができる。しかし石炭の利用が
活発化するに従って、取扱いの易しい低燃料比の国内炭
は埋蔵量、生産はともに不足Ｌ、石炭の輸入を行なわね
ばならない。輸入ロオーストラリアー中国、カナダ、ア
メリカ、南７′フリカなどから行なわれるが、これらの
地域から輸入される石炭の多くは、燃料・比の商いｒ」
炭であり、オーストラリア炭、カナダ炭、閉アフリカ炭
の一例を挙げると、燃料比が２０〜３０にも達する之こ
の原因の一つは、古い年代の炭層の石炭であることと７
ｉえられる。これらの燃才゛１比の、Ｈ；、＋ｉい石炭
を燃焼させるには、ス１〜−力焚ボイラでは勿：倫困り
！ＩＬであり、また大型ボイラにおいて採月１される微
粉炭燃焼方式のボイラにおいてもやはり困碓である。−
とくに火気汚染防止の目的で炉内脱硝をイ」なう」）／
／ＩＩ合、１−分な燃料効率る得ることは至’Ｊｅｔの
ことである。

また流動床ボイラにおいても、高燃料比の石炭の燃焼は
やｔ／″ｉｐ離しい。とくに流動床燃焼では、燃焼／Ｊ
ＡＬ度はその特徴である炉内脱硫・脱硝をイ］なうため
、８００〜８５０℃の低ｆｌｌｌ’Ｌに制御されており
、このため燃焼効率は低くなる。燃料比２０〜３０の高
燃料比の石炭の流動床ボイラでの燃ｒフを実験例では、
経済的な炉床負荷（１８０ガ１ｃａｌ　／　ｙｙｙ”！
］燃焼効率は８５〜９０％しか得られない。これらの〜
１２０　Ｊｊ諭１／ノア？ｈ）において、■燃焼効率を
向−１ニさせるために、）悪道ガス中の未燃カーボンを
含むダストとしてブーイクｒｌン、電気集じん機あるい
はバグフィルタ−などで捕集し、この未燃カーボッを含
むゲス１−を１゛燃灯ｔ　１危ｌＩの床炉（Ｍ　Ｂ　Ｃ
）ヘリターンさせて再燃させるリサイクル方式と、主燃
焼流動床炉（Ｍ　Ｂ　Ｃ）から切り削した未燃カーボン
を専門に燃焼させる未燃カーボン燃焼流ＩＩσＩ　床：
ＦＪ’　（ＣＢＣ）へノ１ヌいて燃焼させる方式とがあ
る。しかしながら、リサイクル方式でに、燃焼効率が８
５〜９０％程度の流１１の床で石炭中の灰分を１０〜１
５％と４１ｆｔ定すると、リダ゛イクル流ｌ助床ボイラ
の煙道ガス中のダスト濃度ｕ　２００〜３００　ｇ／Ｎ
ｙｙｆｃ３ｒｙとなる。このことは通常の伝熱ａＪｊ配
置の水管ボイラを構成するにはダスト濃度が高すぎ、煙
道部伝熱面に特殊な伝熱面配置を考えなければ、ダスト
の堆積および閉塞を生じる可能性が大きい。また未燃カ
ーボン燃焼流＋、１ｉｌＪ床炉（ＣＩ３　Ｃ）を並設す
る場合について考察すると、−庶流１１Ｉ＋床で燃焼し
、サイクロンなどで捕集されたダストの粒度は平均粒径
がたとえば１００１１７７２以下と非常に小さい。

このことはＣＢＣの炉床負荷を極力小さくしないかぎり
、微わＬの未燃カーボンが燃＋ｅ　ＬなめままＣＢＣを
出てしまう傾向がある。したがってＣＢＣＩ−、ｊ　Ｍ
　Ｂ　Ｃの炉床負イ肯の２／３〜１／２に設、′ｉ１さ
れる。

［２かしそれでも高燃料比の石炭を燃焼さぜる流動床ボ
イラでは、ＭＢＣの炉床負４ｊｆを低く設定１−なけれ
ばならず、それでも燃焼効率を完全に改みすることがで
きない。このためダスト中の未燃カーボン量も多く、ダ
スト量そのものの絶対１１（が多くなり、また発熱椙も
高くなる。これらのことから１１“ｈａ料比の未燃カー
ボンを含む灰を燃焼させるＣＢＣは、非常に大きな炉床
面積がワー求される。

ＭＢＣ，ＣＢＣを含めて流動床ボイラを経済トＩＸ１な
規模にする［は、ＭＢＣ，ＣＢＣの炉床負荷の選択が重
要である。しかしＭ　Ｂ　Ｃの炉床負荷を４１９＜端に
小さくすることは、寸法的な規模がきわめて友きなもの
となるため、経済的な設、１１とけバえな１／Ｎｏまた
ＭＢＣの炉床負荷を下げることは、ボイラの自Ｕ１制御
など運転上、運用上の観点からもあ捷り望ましいことで
はない。したがってＭＢＣで高燃料比の石炭を燃焼させ
るには、その燃焼効率を８０％〜９ｏΦ位で設置仕せざ
るを貧Ｊない。ＣＢＣの設計は］］「ｊ述のような方法
で設計されるが、ＣＢＣの炉床負荷をできるだけＭＢＣ
のそれに近づけることが、全体的な寸法規模をコンパク
トにすることになる。ＣＢ　Ｃでの燃焼を良くする方法
としては、層／Ｉ＋ｉ１度を」二、ｙ７・させることと
ＣＢＣの１床層内にＭＢＣからの捕集未燃カーボンをで
きるだけ長時間滞留させることの２つがある。層温度が
ある設定１ｆｌｌｉ度で一定と（−た場合、未燃カーボ
ンを長時間滞留させるためには、炉床負（Ｈ７を下げる
が、またｒｒｉＣＢ　Ｃでの燃ト１で−あるＭ　Ｂ　Ｃ
がらの捕集ゲストのおγ子を大きくならしめて燃焼させ
ることである９、 木売りｊ省らは上記の諸点に鑑み、巣じん装置で捕集し
たダストに水を加えてＩＩえ形同化せしめ、この成形１
−化物をＣＢＣπ投入して１４Ｊ：燃焼させる方法を既
に提東している（特願昭５７−１００１０２号）が、こ
の方法においては、ＭＢＣでの＃Ｉｉ　ＩＩＩゲストの
未燃カーボンが高くなりすぎた場合、ｊｉ１粒する１際
に新鮮加水量が増加しすぎ、造粒直後の強度か弱く燃焼
装置せての７・ノドリング中にトラブルを生じ、捷た造
粒後、養生による硬化も充分に発揮できないなどの問題
が生じる場合がある。

このことは結果的に、総合ボイラ効率および燃焼効率を
低−ドさせることになる。

末完ｆ（ＩＩ　ｉ、ｊ　ｌ記の問題点を解決するために
なされたもので、？ｆｉＵ　ｉｉＪ、Ｉ床ボイラから排
出される未燃カーボンを含むダストに有機物含有廃液を
バイングーとして加えて造粒１２、造粒物を１Ａｔ）　
１σ１床ボイラｆ投入して１４丁燃焼させることにより
、捕集未燃カーボンの見掛は粒子を太きくして／％’Ｌ
　！ＩＩＩＪ床ボイラｆおける滞留時間を長くし、これ
により燃＋ｆｆ：効率な向」−せしめ、かつＮＯｘおよ
びＳＯｘの制動１を行ない得るようにした燃焼方法を提
供せんとするものである。

以下、末完ＥＪ１１の構成を図面に基ついて説１す１す
る。

図面は本発明の方法を実施する流動床ボイラの一例を示
している。１は主燃焼流ｄσＩ床炉（’Ｍ　Ｂ　Ｃ）、
２日未燃カーボン燃焼流動床炉（ＣＢＣ）、−３ｉ、、
を粉砕したｊ１Ｍｌ燃刺・比の石炭を供給するホンパー
−４は１般送川プロア、５はサイクロンなどの卯、１集
じん装置ｉ’Ｊ、６＆ｉ空気Ｐ熱器−７は電気集じん残
寸たはバグフィルクーなどの９１１２集しん装置、８は
１拘引フアン、９は煙突、ｌＯＩ″ｉ押込みファン、１
１はダーイクロンなどの第３果しん装置である。以」二
〇：ｊ従来のＩＡｃ　ｄ１１＋床ボイラの構成であるが
、この構成において、第］集しん装置１コ１”５のゲス
）・抜出管１２に造粒装置］３を接続し、この造わγ装
置１３を造′！１°Ｌ物搬送ライン１４．１５を介１．
てそれぞれＭ　ＢＣ１＝ＣＢＣ２ｉ／ｍｌ茨睨する。造
粒物の搬送は、たとえばコンベアなどの手段を用いる。

１６は有機物含有廃液供給ｉＶ＋：である。

ダストの粒子を大きくすること、すなわちｊ’ｌ　ｌ＋
γにＩｒｉ適セＪなバイングーと造粒装置が心間である
。

造粒装置１３はバイングーとダストとを混合し、圧搾ま
たは圧搾押出しの方法で造粒する一般市販の造粒装置８
を用いることができる。

末完Ｉｌｌ　Ｉｃおけるバイングーとしでに、廃糖密、
アルコール廃液、パルプ廃液などの角機物含イ］廃液が
用いられる。これらのｊ廃液は、常温下で粘性が高く、
かつダストとこれらの廃液との接触によリグスト粒子の
表面が活性化されて造粒効果が増進される。この造粒効
果は、とくに燃・びＣ炉への投入筐でのハンドリングに
大きな効果をもたらす。

イ１゛載物含有ｊ充液中の水とダスト中の灰分、脱硫剤
（ＣａＯｆｘと）および反応生成物（ＣａＳＯ＜ｆｘと
）との加水反応（たとえはエトリシガイトの生成）によ
って、造粒物は充分に粒体形状を保ちつつＭＢＣｌｔた
Ｑ」／およびＣＢＣ２に投入され、しかもこのような反
応によって同化強度を１・１また造Ｉ、γＳは燃焼炉内
で燃焼中においても、増！：Ｌ物形状を保ちつ゛り焔Ｕ
；“Ｃする。このこと０ま１ＡＬｄ山床におけるｊｉ′
Ｕ、　ｊ、、“Ｌ４勿の燃・暁効果を高くする要因であ
る。さらに添加された自機物含有扉液中の有機物も燃焼
に寄−１Ｊする。

末完［月において用いられるイ］機物含句廃液の濃度は
、５〜５０％程度が適９ノである。実際の濃度はり゛ス
ト中のカーボン敞により加ｌ或することができる。カー
ボン濃度が４０％内外以ドのＪ↓２１１合Ｉｔｉｒ尾液
は殆ど必要なく、水のみで充分造粒効果を発揮させるこ
とができる。またカーホ′ン１１；が５０％以−ににな
ると、何らかの廃液により常１１１！中の造粒面後の硬
化をイｊｆｘわぜる必凹、がある。いずれの」↓、５合
も、廃液中の水のＩＩ（、が被）前位ダストの屯ｆａの
２０〜３５％必若てあり、最＋する液ｉｔ：　（廿たは
水＋１ｉ、）は造おγに供せられる造わγ装置１°１７
の形式に多少影響される。なおノ１（４機物を含イｊす
る工場廃液をバイング“−と［２て１史川することもＩ
ＩＩ′ｆ託である。１．かしこの場合は、有機物音イ］
、廃液の場合に比へて燃焼性がやや劣ることになる。

造粒する場合のわγ度についてに、強度および実撚！：
ｒ（：性を考慮し、直径ｌＯπｍ、長さ１５　ｙｔｍの
円柱形から直径３　ｋｍ、長さ４・ｎｍ　、Ｑｄ度せて
の円（１形寸〃、の中からｊ’ｕｔ　Ｊｌくする。なお
造粒物の形状は円柱形に限ることなく、平均直径３〜１
５１Ｉだ配〕Ｗの球状などのペレント、贅たはブリケッ
トと称されるものであればよい。才たり′ストに対する
水の昂が少ない程、粒の強度が増すが、作業に要する所
要！ｋＩＪ力が多くなる。わγ径についても小径の力が
１σ１力が太きい。以−１−のことから、造粒するμノ
！（′ｉ−の粒寸法−廃液の添加量については、ゲスト
中のｊ１３粒バイングー成分の多少により適宜その都度
選定（−なければならない。またダスト中のパイングー
成分は、第１集じん装置のみならず、イ１．２集じん装
置６“、第３果しん装置＋”１１から捕集された灰を調
合することによりある程度調整できる。

以下一本発明の実施Ｖｉ′ｌｌについて説明する。

実施例 図面に示すフローにしたがって増−ス１〜う’Ｊ　−ｊ
”産の高燃料比の石炭を使ｊ１１シ、Ｍ　Ｂ　Ｃて株端
なＮＯｘ対策実験を行なった。なお脱硫剤としてＣａ　
ＣＯｓを石炭の１２重量％用いた。第１集しん装置１′
Ｊで、ダスト中のカーボンが５０％を超えるダストを捕
集１２、国産のブリケラターと称するＪｉｉ、’　！、
、γ機に、山場性のある廃糖蜜３０％の〆液とともに導
入して混練し、Ｊｉ　？ソ２　Ｑ　ｍｍ、短ｉ’ｌ　ｌ
　５　ｍＩｎ、卸さｌ　２ｗＭ　（７）　アーモンド状
のブリケットに造χ１′Ｌシた。なおり“ネ１−と廃糖
蜜の重量比は１００　：　３５であった。このグリケン
トをす戸床大きさ５０　Ｑ　ｔＩｔｍ角のｌＡ【、動床
□＃’ｉにて炉床温度８００〜８５０℃で燃焼させるこ
とにより一燃焼効率を９０％以」二にすることができた
ーなお従来方式で捕集ダストそのままを同じ流ｔｌ＋Ｊ
＋床炉、回し燃焼条（１１ｆで燃焼させた場合シ」、燃
ヂ１“１−効率ｒ↓８５％以ドであった。この実νｊ）
ミの７貼果、常２ｆｉ：’ｔにおけるＪ前影り効ｕ、！
：　ｌ−１７色分あり、名付ＩのハンドリングＱで充分
対応できる強度の造粒物をつくることかできた。また実
撚’ｒ、ｌ′ｔにおいて何らｌ（７，’′ｌ害となる問
題も生しなかった。

一方、公害晶餡についでも、１”ＪＯｘ値は単段燃トス
ｃにおいても、Ｊ１造χ１γの場合よりも低ドさせるこ
とができ、さらＶｃ２段燃焼効果もあることがイＭｉ　
ｓされた。これは流Ｉ防沫層内にカーボンリッチな伏角
を保つことができるためで、これにより脱硝効果が発揮
された。

す戸内においで、ＣａＳＯ４はＣの存在丁で、２ＣＨＩ
Ｓ０４−［Ｃ−２ＣａＯ−１−２ＳＯ）４−ＣＯｚ　　
１　ｆＣｋｉＣａＳＯ４＋Ｃ＝　　ＣａＯ−１−５Ｏｚ
−ｆ−Ｃ０などの反応が生じる。このため（−ａ　Ｓ　
Ｏ４が分解しＳＯ２の発生の心配力１ある。この点につ
いては、ＩＡシｉｎ！ｌ床層内に送入する空気はおよび
層内温度をコントロールすることで、この反応が生じな
いようにする。

末完朋者らの実験においても、この空気量のコントロー
ルで」−記反応を行なわせることも、抑制することも実
施することができた。すなわち３０２を生しないように
するためには、空気量を多くかつ層＃Ｉｌ’Ｌ度を低く
しなければならない。末完［υ１者らの実験によれば、
彫設燃焼（Ｈ４は排ガス中の０２を３〜５％、層湿度８
１０〜８４０℃になるようにすれば、５０２の発生を抑
制することができた。さらにＳＯ２の発生を抑制する必
要のある場合として、新たに石灰石をこの造粒炭ペレッ
トとともに炉に投入して、ＳＯ２の抑制を行なえること
も確認した。

なおダストに廃液を加えることで燃料中の水分が増加し
て燃料の低位発熱臘が下がるが、これに計算上０，３〜
０．５％程度であり、これもの損失ば燃焼効率自体の改
善により十分カバーすること′”ができた。また造粒物
の粒径を適切に選択することにより、オーバーフィード
の燃料供給を行ない得るので、燃料供給系統が簡潔にな
るなどの効果がある。

なお別１１°（？の未燃カーボン燃焼流動床炉（ＣＢＣ
）を省１１１３　して、主燃焼流動床炉（ＭＢＣ）にこ
の造才１γ炭を投入し燃焼させることも１’ｆ　（＋’
？である、４　図面の１７ｉＴ　ｉｔな説１４ｊ１図而
は末完１９１の方法を実施する装置１□゛Ｉの一例を示
す系統的説り１図である。

１・・・１′、燃（１°ｔｌ　ｔＩｌｊ、　１助床炉（
Δｌ　Ｂ　Ｃ）、２・・・未燃カーボン燃焼／＆　ＩＪ
υ１床炉（ＣＢＣ）、３・・・ホッパー、４・・・搬送
用プロア、５・・・第１集じん装置、６・・・空気予熱
器、７・・・第２集じん装置＊１８・・・１誘引フアン
、９・・・煙突、１０・・・押込みファン、１１・・・
第３集じん装ｊｉ’？、１２’・・・ダスト抜出管、１
３・・・造粒装置、１１１５・・・造粒物搬送ライン、
１６・・・イ〕機物含イＪ廃液供給管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　　１７Ｉｒ、ｉｌσ１床ボイラから胡：出される未
   燃カーボンを含むダストに有機物・ｈイ］廃液を・くイ
   ングーと（２て加えて造粒し、造ハγ物を流動床ボイラ
   に投入して再燃焼させることを特（致とするｔＡＥ。 灯り 動床ボイラにおける未燃カーボンの可燃ゞ方ａく。