JPS62258911A - 流動層燃焼方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、流動層で固体燃料を燃焼して蒸気を収り出す
ようにした流動層燃焼ボイラにおける新規な燃焼方法、
詳しくは、流！１１７１層η為ら飛散した未燃石炭を含
むダストを回収して、流動ノーに戻すようにした、いわ
ゆる循環型流！Ｉｔ７＋層ホイラにおいて、燃料比の高
い石炭、たとえば％ｆｉ戻あるいは燃焼性の悪いオイル
コークスでも、高い燃焼効率が得られ、かつ集じん器な
ど後流の装置を小型にすることができる燃焼方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

循環型流動層ボイラは、欠の２つの方式に分類される。

來１０方式は、流動層の本揮下部に濃厚な粒子層が存在
しない型式で、ガス流運として７〜Ｂｍ／ｓが採用され
、一般的に高速錆環流動層万式と呼ばれている。第２の
方式は、流動層本体下部に、明確な１ｌＪｊ！厚粒子層
を有する、いわゆるペッド（流ｔ！１ｍ）が存在するバ
グリング型流動層方式でやる。両者は、装置旨さ方向の
粒子濃度分布に明確な相違がり９、第３図に粒子一度分
布を示した。

第３図は、空気分散板からの高さと粒子濃度の関係を示
したもので、図中のａ曲、供は、高速循環流動層方式の
粒子濃度を示したもので、装置の上部に行くに従って、
はぼ直線的に粒子濃度が減少する。一方、図中のｂ曲癲
は、バブリング型流動□層方式に？いて示したもので、
装置下部では扁運循環流動層方式よりも粒子濃度の扁い
ｌ−２７／２高さのほぼ均一粒子濃度域が存在し、い匂
ゆるベッドが存在する。このベッドを過ぎると、急激に
粒子濃度が減少していく。

第７図は、従来の一般的なバブリング型の循環流動層に
ついて示したものでりる。流動層燃焼炉本体１の下部に
、空気分散板２が設けられており、その下部の風箱３に
空気溝入営４から空気が供給され、空気分散板２を介し
て、流動媒体（たとえば石灰石、酸化鉄など）を流動化
し、燃料供給管６から供給された燃料（たとえば石炭、
オイルコークスなど）が燃成さｎる。流動層温度は、伝
熱管７によって燃焼熱の一部を吸熱して制御している。

未燃石炭を伴う燃焼排ガスは、流動、１上部のフリーボ
ード８の出口では、−ｊ役的に６００〜７００℃の温度
になり、後部伝熱部９を通り、８００〜８５０℃で集じ
ん器１０に入り、ダストが分離される。

分離された未燃石、炭を含むダストは、循環ライン１１
から流動層５憾戻さｎ　（ｌ　。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このような、従来の流動層では、高い燃焼効率を得るこ
とが困難で、特に燃料比（固定炭素／揮発分）の高い石
炭、たとえば燃料比〉２の場合には、燃焼効率として９
５〜９７％が限界でめった。□このため従来の流動−を
採用するためには、使用できる石炭に制限があったり 本発明は上記の点に鑑み夏されたもので、フリーボード
を積極的に反応領域として使用することにより、フリー
ボード温度を高温に保ち、必要な反応時間を確保して　
燃焼反応、脱硫反応およびＮＯｘ低減反応を促進するよ
うにして、燃料比の高い石炭、たとえば無煙炭、′織焼
性の悪いオイルコークスでも、高い燃焼効率で燃焼する
ことができる方法の提供を目的とする吃のである。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の流
動層燃焼方法は流動層で固体燃料を燃焼する方１云にお
いて、流動層内部に伝熱管をｉけて、流動７！Ｉ編度が
８００〜９０υ’ＣＫなるように己、かつフリーボード
の上部に伝熱管を設けてフリーボードの伝熱管の下側の
ｔ織度をｌｄＪ温度〜１０００℃にし、流動層からフリ
ーボードのｖＡ熱管までの平均ガスを帯留時間を２秒以
上とするとともに、フリー楡−ド出口のガス温度が５０
０’Ｃ以下となるように吸熱した後、吸熱したフリーボ
ード出口ガスを集じん器に尋いて巣じんし、吸熱後の５
００″Ｃ以下の中温灰の大部分を流ＭｊＪＪ層の上側ま
九は上部に循環し、中温灰の残部を糸外に排出し、流！
ａ層に循環する中τ品灰址が供恰固体燃料の２５倍以下
となるように制御することを特徴としている。

第２図は本発明の方法を実施するだめの装置のり、流動
層燃焼炉本体２１の下部に空気分散板２２が設けられて
おり、七の下側は風箱２３となっている。分散板２２の
上側には流動保体２４（石灰石ふミよび石炭灰からなっ
ている）が収納さ扛ている。゛燃料ホッパ２５の燃ｍ（
無煙炭）は、燃料供給装置（スクリューフィーダ）２６
によって、ベッド２７の上部に供給される。燃焼用空気
は燃焼用空気管２８から空畿分政板２２を９−ｒ　Ｌ、
てベッド２７に供給され、癲料ｉ燃焼させる。一部の望
気ぽ必要に応じて、２茨望気としてフリーボード２９に
供給される。＠星した燃焼！ｒＣ、ベッド内に設ｉた伝
熱管３０−ｄその一部を回収して、ベッド温度番制呻し
ている。フリーボード温度、正ｂｅｔにはフリーボード
出口一度ば、フリーボード上部に設けた伝熱管３１によ
って所定の５００℃以下の一度に設定できる。燃焼ガス
は、フリーボード出口部から集じんｇ３３に入り、集じ
ん器３３でダストが分ｊｉｋされる。分離さｎた未燃石
炭を含むダストは、循環ライン３４から流動層燃焼炉本
体２１に戻される。必要に応じて、一部のダヌトは糸外
排出ライン３５から排出さｎる。　　　　　　　　　（
屈常は、脱硫剤として石灰石を使用し、予め町所定瀘を
石炭と混脅して供給する。またフリーボード２９の高さ
について検討するたａ）２次空気の供給位置を変更でき
るようにしている。すなわち高さの異なる位置にｄ数の
管３６を接続している。

上記のように何成された流動層撚＠炉を用いて試験した
。試験に使用した炉本体は、断面５　Ｑ　Ｑ　ｄｒ１１
月で、空気分故板からの高さは約７　／／ｌであった。

試滅は、貰す−ボード出口部記度の変更および２次空気
供給位置を変更して実施した。条件はつどの血９であっ
た。

供試燃料　　　　　無遅炭 燃料共＠瀘　　　　　５０に９／ｈ ベッド篩度　　　　　　８５　Ｑ’Ｃ 排ガス中の酸素　　　３〜４ａ／？ Ｃａ／Ｓモル比　　　　　　　　　　２フリ一ボード出
口諷度を変更した試験結果を第４図に示す。未燃損失は
、フリーホード温度を尚くするにつれて少なくなるが、
１１０Ｘ濃度は９００−Ｃ近辺で最も、Ｊ／なくなり、
ＳＯ２濃反は、８５０〜９５０℃で最も少なくなるが、
１０００℃を越えると急激に増加した。

またフリーボードの伝熱管３１の下側の温度が１０００
℃を越えた条件で試験をｄけると、炉壁に石炭灰を主成
分とする付着物（コーチング）の生長が認められた。

以上の燃焼効率、ＳＯ□譲度、ＮＯｘ濃Ｉ５およびコー
チングから、フリーボードの伝熱管の下１刊ｊの温度は
１０００℃以下、好適には８５０〜９５０℃が良いこと
がわかる。

炉内脱１ｉ＋＋ｊを実施するときのベッド温度は、伝熱
管によって８００〜８５０’Ｃに制御さｎるので、フリ
ーホードの伝熱管の下１１１１１の温度を８００〜１０
００℃。

好適には８５０〜９５０−Ｃに制御することによって、
関い燃焼効率、低ＮＯｘおよび低Ｓ○２が達成できる。

他の試験としては、２次空気供給位置を変えて、ＮＯＸ
濃度、燃焼効率２よびＣＯ謬度について調べた。２次空
気供給位置までの平均ガス滞留１ｆ＆曲が長い程、ＮＯ
ｘ濃度が低くなるが、１．５秒以上長くしてもその幼果
は殆どない。２次空気供給位置までの平均ガス滞留時間
として、少なくとも１秒以上必要でめった。また２次空
気供給後の仮燃焼としてＣＯａ度の開化から判定すｎば
、フリーボードの伝熱面まで１．５砂以上の平均ガス滞
留時間を必要とした。

以上の結果から循環型流動層のフリーボード条件を、８
００〜１０００’Ｃ１好適には８５０〜９５０℃とし、
２次空気供給までの平均ガス滞留時間として１秒以上、
２次空気を供給した段の平均ガス滞留時間として１．５
秒以上、上記温度を確保することによって、大、唱な性
能向上、すなわち、高い燃焼効率、低ＮＯＸ、低Ｓ○２
が達成できた。また２段燃焼を実施しない場せに７よ、
２秒以上の平均ガス滞留時間が必要であった。

したがって不ヲｄ明の方法に２いては、フリーボードの
伝熱管までの平均ガス滞留１寺間は２秒以上、好適には
２．５〜３．５砂に限定される。２秒未満の場合は、未
燃分が燃焼しないので燃焼効率が悪く、一方、３．５秒
を越える場合は、燃焼効率は良くなるが、装置が高くな
って設婦費が嵩むことになるからでめる。

流動層に戻す冷却された灰の蛍は、流動層設定一度と灰
の温度から定まり、消環化Ｒを、流ｌＪＪ層に供給する
石炭量（ｋＶｈ）と定義すると、蹟環化とｌ’；１ｔＭ
ｒ度との関係は第５図に示すようになる。Ｔｒは灰の温
度を示している。

第６図は、サイクロンで捕集した灰をベッドに戻す虚と
、石炭供給斌との比をｍ環化と定めて、すなわち上記の
式に定義して、ベッド温度とｌＩｄ環比環化）との関係
を求めたものである。第６図に２ける８曲線は、灰をν
百環しない場合に、ベッド温度が８５０℃になるように
、ベッド内に広面を設けたときに、５００℃の灰がベッ
ドに循環さ６るとしたときのベッド温度を計算したもの
である。また６曲線は、ベッドに広面を全く設けていな
いときの、５００’Ｃの灰の循環化とベッド温度とのｆ
ｆ１ｆｆｌを示したものでおる。

５００℃の灰を循環する場合の最大循環比は、層温度を
８５０℃とすれば、第６図のｂｌＩｈ機から２５が求ま
り、本発明の方法でのす自城比は層温度８５０゛Ｃの場
合には、２５以下が体用されることになる。

一方、フリーボードを出た燃焼ガスは、５００℃以下、
好適には４００〜ａｏｏ”ｃになっているので、次の有
利な点かめる。

（１）　　ガスの体積が小さくな９集じん器が小さくて
良い。

（２）後燃焼しないのでタリンカートラブルがない。

（３）ｌ１１１人、断熱構造ではなく、鋼板製のものが
使用できる。

本発明の方法における中温灰とは、５００℃以下、好適
には４００〜８００’Ｃの灰を指称する。０１１述の高
速循環流！ＩＩ／１Ｐｄｊボイラでば、９００℃前後の
高温灰金υ−環しており、この点において差異を有して
いる。

本発明の方法において、上記のように限定するのは、灰
諷度が３００℃未満の場合は、ベッド温度を所定の温度
にするのに、循環量が少なくて性能が低下し、一方、灰
一度が５００℃を越える場合は、ベッド温度を所定の温
度にするのに、循環量が多すぎて性能が良くなるが、循
環動カフＮが増え、かつ体面の損傷が激しくなるなどの
不利な点が生じるからである。

流動燃焼炉本体は、朋常、水冷壁で構成するので、小中
型のボイラに２いては、フリーボード出口温度が低下す
るので、断熱材で内部りし収熱量を「１１１１Ｖｉシて
、所定の温度になるようにする必要がある。ｌた大型の
ボイラあるいは耐火、断熱構造でめる場合には、フリー
ホードに広面：と設けて、所定の温度になるようにする
必要がめる。

〔実施例〕

以下、第１図を参照して、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おいて、とくに特定
的な記載がないかぎりは、本光明の範囲を限定するもの
ではなく、単なる説明例にすぎない。流動１ＷＪ２７の
内部に・賦熱管３０を設けて、流動層温度が８００〜９
００℃になるように制御し、かつフリーボード２９の伝
熱管８１までの平均ガス滞留時間を２秒以上、好適には
２．５〜３．５秒として、フリーボード２９の伝熱管３
１の下側のガス温度を層温度〜１０００℃１好適には８
５０〜９５０゛Ｃとする。フリーボード２９の伝熱管３
１の出口、−ガス温度が５００℃以下、好適には４００
〜８００’Ｃとなるように、蒸気を発生させ念偵、この
ガスを集じん器８８に導いて集じんし、この集じん器３
３で補集された５００’Ｃ以下、好適には４００〜３０
０℃の中諷灰の大部分を循環ライン３７により流動層２
７の上側または上部へ循環し、中温灰の残部を排出ライ
ン３８により糸外に排出し、流ｖＪＪＷ１２７に循環す
る中ｔｔｉｎ灰量が供給固体燃料の２５倍以下となるよ
うに制御する。３９はダンパー、４０は排出機でりる。

なお糸外に排出する中温灰量を変えて、流動層２７に循
環する中温灰量を制御するようにしてもよい。

また少なくとも静止層高よりも高い位置から給炭し、か
つ給炭位置よりも高い位置から２次空気を供給するよう
にするのが好適である。

循環量の戻す位１ｔｔ−フリーボード２９の下部で静止
層高より舖い位１ｄとフリーボード２９の中央部など複
数にすることによって、全体の温度を所定の温度にする
ことができる。

また２段燃焼、炉内脱硫を行う場合も適用されることは
勿論である。

前記の集じん器３３の下流に後部伝熱部４１を設け、こ
こでさらに蒸気を発生させた後、第２の集じん器３２で
集じんし、ついで望気予熱器４２で燃焼用空気を予熱し
、その後、１ｔｃ終果じん器４３で集じんするように構
成する場合もめる。この場合、後部伝熱部４１、第２の
巣じん器３２、空気予熱器４２、最終果じん器４８の捕
集灰の大部分を流動層２７内に循環し、残りを糸外に排
出するようにする。４４は空気°ファンである。

〔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）　　フリーボード出口ガスを５００″Ｃ以下に冷
却するので、ガスの体積が小さく、な９、後流の集じん
器が小型となり、さらに集じん効率を上げることができ
る。また後燃焼しないので、タリンカートラブルやコー
チングトラブルが生じなくなり、長期間の連続運転を継
続することができる。さらに集じん器を耐火、断熱構造
とする必要はなく、鋼板製のものが使用できるので、コ
ストの低減を図ることができる。

（２）フリーボード条件（温度、時間）を限定すること
により、高い燃焼効率、低ＮＯＸ、低ＳＯ□を図ること
ができる。またフリーボードの上部に広面を入れること
によって、ダヌトの内部循環が多くなり、性能が向上す
る。

（３）上込め方式の給炭方法は、燃焼効率の低下、ＮＯ
ｘ％Ｓ０２の増加となるため、従来方式では採用に制限
がめったが、本発明の方法では、上込め方式を採用して
も、チャー、脱硫剤を含む灰を循環することと、フリー
ボードの温度を高く保つことによって、ＮＯＸ、　ＳＯ
２を低下させることができ、十分性能が確保できる。ま
た循環灰も背圧の少ない流動層の上側または上部へ戻す
ので、十分性能が確保できるし、エネルギーロスも少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の流動層燃焼方法を夫、弛する装置の一
例を示すフローシート、第２図は本発明の方法を火施す
る装置の池の例を示し、試験に用いた装置のフローシー
ト、第３図は高速循環流動層方式およびバグリング型流
動層方式の粒子濃度と空気分散板からの高さとの関係と
示すグラフ、第４図はフリーボード温度と、チャー、Ｎ
Ｏｘ、　Ｓｏ２濃度との関係を示すグラフ、第５図は層
温度を変化させた場合の循環比と層温度との関係を示す
グラフ、第６図は層温度５００℃の場合の循環比と層温
度との関係を示すグラフ、第７図は従来の装置のフロー
シートである。　　　　　　　゛り・１゜１・・・流！
４ＩＪ層燃焼炉本体、２・・・空気分散板、３・・・風
′爾、４・・・空気導入管、５・・・流動ノー、６・・
・燃料供給管、７・・・伝熱管、８・・・フリーボード
、９・・・後部伝熱部、１０・・・集じん器、１１・・
・循環ライン、２１・・・流動層燃焼炉本体、２２・・
・空気分散板、２３・・・風箱、２４・・・流劾謀体、
２５・・・燃料ホッパ、２６・・・燃料供給装置、２７
・・・流動層（ベッド）、２８・・・燃焼用空気管、２
９・・・フリーボード、３０・・・伝熱管、３１・・・
伝ｐ？：管、３２・・・第２の果じん器、３３・・・集
じん器、３４・・・循環ライン、３５・・・排出ライン
、３６・・・管、３７・・・循環ライン、３８・・・排
出ライン、３９・・・ダンパー、４０・・・排出機、４
１・・・後部伝熱部、４２・・・空気予熱器、４３・・
・最終集じん器、４４・・・空気ファン 出　−人　　川崎重工業株式会社 第２図 第り図 ｔ！ＩＬ＋ｔｔｌＬ（旬〜つ 第４図 フリーボ゛−レ°’Ａ之　ｊ？、） 第す図 檎痕化Ｋ（−）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　流動層で固体燃料を燃焼する方法において、流動層
   内部に伝熱管を設けて、流動層温度が８００〜９００℃
   になるようにし、かつフリーボードの上部に伝熱管を設
   けてフリーボードの伝熱管の下部１の温度を層温度〜１
   ０００℃にし、流動層からフリーボードの伝熱管までの
   平均ガス滞留時間を２秒以上とするとともに、フリーボ
   ード出口のガス一度が５００℃以下となるように収熱し
   た後、収熱したフリーボード出口ガスを集じん器に導い
   て集じんし、収熱後の５００℃以下の中温灰の大部分を
   流動層の上側または上部に循環し、中温灰の残部を糸外
   に排出し、流動層に循環する中温灰量が供給固体燃料の
   ２５倍以下となるように制御することを特徴とする流動
   層燃焼方法。 ２　糸外に排出する中温灰量を変えて、流動層に循環す
   る中温灰量を制御する特許請求の範囲第１項記載の流動
   層燃焼方法。