JPS62261807A - 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取ν出す
ようにした流動ノー燃焼ボイラにおける新規な燃焼方法
、詳しくは、流動層から飛散した未燃石炭を含むダスト
を回収して、流動層に戻すようにした、いわゆる循環型
流動層ボイラにおいて、燃料比の高い石炭、たとえば無
煙炭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、次の２つの方式に分類される。

第１の方式は、流動層の本体下部に濃厚な粒子層が存在
しない型式で、ガス流速として７〜８ｍ／ｓが採用され
、一般的に高速循環流動層方式と呼ばれている。第２の
方式は、流動層本体下部に、明確な濃厚粒子層を有する
、いわゆるベッド（流動層）が存在するバグリング型流
動層方式である。両者は、装置高さ方向の粒子濃度分布
に明確な相違があシ、第３図に粒子濃度分布を示した。

第３図は、空気分牧板からの高さと粒子濃度の関係を示
したもので、図中の８曲線は、高速循環′ｔＭｇＩＪ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
１曲線は、バブリング型流動層方式について示したもの
で、装置下部では高速循環流動層方式よりも粒子濃度の
高い１〜２ｍ高さのほぼ均一粒子濃度域が存在し、いわ
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。

流動層に固体燃料、たとえば石炭を供給すると、燃焼の
過程で９Ｍ化され、灰または未燃焼石炭（チャー）はガ
ス流に伴われて流動層から飛散し、後部伝熱面に入９冷
却される。

上記の従来の流動層は、熱回収のために層内に伝熱管を
設けるのが一般的である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし流動層内部に伝熱管を有する流動層は、■伝熱管
の腐食、エロージョンによる減肉、■負荷が丁がると層
温度が下がり、とくに炉内脱硫をする場合には、負荷の
範囲は１００〜７０％程度と狭い、などの欠点がある。

また流動層の温度は、水冷壁構造としても、一般炭を燃
焼さすと、通常の燃焼状態においては約１５００℃以上
になる。流動層温度は石炭の灰の融点から制限され、１
１００℃内外が操作限界温度となり、さらに炉内脱硫を
ＣａＣＯ３で実施する場合には、脱流に最ａ温度がある
ことから、常圧流動ｌΔにおいては、８００〜９００℃
に制御する必要がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、収熱後の５０
０℃以下の中温灰（炉内脱硫を実施する場合は、飛散し
た脱硫剤も含まれる）を流動層に戻すことにより、流動
層温度を所定の温度に保つことができ、またフリーボー
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、燃焼
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ものである。

〔問題点を解決するだ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法にお
いて、流動層内部に伝熱管を設けずに、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回の温
度を層温度〜１０００℃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温度が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
乗じん器に導いて集じんし、収熱後の５００℃以下の中
編法の大部分を流動層の上側または上部に循環し、中温
灰の残部を系外に排出し、流動層温度を中温灰の循環量
または中温灰の排出量で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装置を簡略化して示し
たものである。第２図において、１は流動層燃焼炉本体
、２は伝熱管、３は集じん器で、供給された石炭中の灰
、脱硫剤の内、集じん器８で捕集される粒径のものは系
内を循環し、循環量は集じん器の性能による。循環量が
不足する場合には、さらに後流の空気予熱器捕集灰、場
合によっては最終集じん器捕集灰も循環する必要がある
。

空気予熱器捕集灰または／および最終集じん器捕集灰の
量をＷ３で示している。いずれにしても、保有される循
環粒子量（保有循環粒子量）によって、必然的に循環量
Ｗ、が定まる。保有循環粒子量の増減は、循環系統から
循環粒子を系外排出する排出量を変えることによって達
成できる。今、流動層温度が低い場合、系外抜出し量を
増加させると、保有循環粒子量が減少して循環粒子量が
減少し、流動温度が上昇する。逆に流動層温度が高い場
合には、糸外排出量を減少さすか、空気予熱器捕集灰ま
たは／および最終集じん器捕集灰を供給することによっ
て温度を低下さすことができる。Ｗ２は抜出し量を示し
ている。

流動層を有する、いわゆるバブリング型の流動層燃焼炉
においては、流動層内で大部分燃焼するが、若干のチャ
ーが飛散するため、フリーボードでの燃焼条件が１要で
ある。第４図はその概要を示したもので、チャーはフリ
ーボード一度が高くナル程少すくナル力、ＮＯＸ、　Ｓ
Ｏ２は１０００°ａｔ−ｇえると増加する傾向にある。

また１０００℃を越えると、石炭燃焼の場合は、灰の融
点に近゛くなり、フリーボードに灰、脱硫剤のコーチン
グ（付着）が発生するため、１０００℃以下に制限する
必要がある。したがって、フリーボード温度は、流動層
温度〜１０００℃１好適には８５０〜９５０℃が良いこ
とがわかる。

水冷壁構造で温度が低下する場合には、断熱材で水冷壁
のカバーを行う。またｌ耐火断熱構造の場合で１０００
℃を越える場合には、広面を設置する必要がある。

本発明の方法においては、フリーボードの伝熱管までの
平均ガス滞留時間は２秒以上、好適には２．５〜８．５
秒に限定される。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備費が嵩
むことになるからである。

流動層に戻す冷却された灰の量は、流動層設定温度と灰
の温度から定まり、循環比Ｒを、と定義すると、循環比
と層温度との関係は第５図に示すようになる。Ｔｒは灰
の温度を示している。

今、流動層温度を８５０℃にしたい場合は、灰の温度が
１００℃の場合は循環比＝１４、灰の温度が４００℃の
場合は循環比＝２１となることが示されている。

このように、飛散した灰を流動層に戻す手段を用いた流
動層の温度コントロール方法を用いると、ボイラ負荷が
低下した場合でも、温度コントロールが可能であり、低
負荷においても安定した層温度に設定することができる
。

本発明の方法における中温法とは、５００℃以下、好適
には４００〜ａｏｏ’ｃの灰を指称する。前述の高速循
環流動層ボイラでは、９００℃前後の高蟲灰を循環して
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
一度が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、層
温度が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、循環動力費が増え、かつ広面の損傷
が激しくなるなどの不利な点が生じるからである。

〔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、本発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。流動層４の内部に
伝熱管を設けずに、フリーボード５の上部に伝熱管２を
設けて、フリーボード５の上部の伝熱ｖ２ｔでの平均ガ
ス滞留時間を２秒以上、好適には２．５〜８．５秒とし
て、フリーボード５の伝熱管２の下側の感度を流動層温
度〜１０００℃１好適には８５０〜９５０℃とする。フ
リーボード５の伝熱ｆ２の出口ガス温度が５００℃以下
、好適には４００〜８００℃となるように、蒸気を発生
させた後、このガスを集じん器８に導いて集じんし、こ
の集じん器８で捕集された５００℃以下、好適には４０
０〜８００℃の中温灰の大部分を循環フィン６により流
動層４の上側または上部へ循環し、中温灰の残部を排出
ライン７によシ糸外に排出し、流動層温度を中温灰の循
環量または中温灰の排出量で制御する。８は空気分散板
、９は風箱、ｌＯは１次空気供給管、１１は２次空気供
給管、１２はダンパー、１８は排出機である。

流動層燃焼炉本体１が耐火断熱材構造である場合には、
１００％負荷の循環比とほぼ同等の循環比で、流動層温
度は所定の温度に保持できる。水冷壁構造の場合には、
水冷壁による成熱割合が若干増加するため、若干循環比
を少なくすることで所定の流動層温度に設定することが
できる。

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。

循環酸の戻す位置をフリーボード５の下部で静止層高よ
り高い位置とフリーボード５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通用されることは
勿論である。

前記の乗じん器３の下流に後部伝熱部１４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１５で集
じんし、ついで空気予熱器１６で燃焼用空気を予熱し、
その後、最終集じん器１７で集じんするように構成する
場合もある。この場合、後部伝熱部１４、第２の集じん
＠＃１５、空気予熱器１６、最終集じん器１７の捕集灰
の大部分を流動層４内に循環し、残りを系外に排出する
ようにする。１８は空気ファンである。

またフリーボード５が水冷壁構造で、フリーボードの伝
熱管の下側の温度が層６４度よりも低下するときは、フ
リーボード５を断熱材で内張シして。

フリーボードの伝熱管の下側の温度が流動層温度〜１０
００℃になるようにし、一方、フリーボード５が耐火断
熱材構造で、フリーボードの伝熱管の下側の温度が１０
００℃を越える場合には、フリーボードに伝熱管を配し
て、フリーボードの伝熱管の下側の温度が流動層温度〜
１０００℃になるようにする。

〔発明の効果〕

本発明は王妃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）フリーボード出ロガスを５００℃以下に冷却する
ので、ガスの体積が小さくなシ、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、クリンカートラブルやコーチングト
フプルが生じなくなシ、長期間の連続運転を継続するこ
とができる。さらに集じん器産耐火、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）　　上込め方式の給炭方法は、燃焼効率の低下、
ＮＯｘ、　Ｓｏ□の増加となるため、従来方式では採用
に制限があったが、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９ｆ１ｍ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、ＮＯ
ｘ％ＳＯ□を低下させることができ、十分性能が確保で
きる。筐だ循環酸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実施する装置の一例
を示すフローシート、第２図は本発明の方法を実施する
装置を簡略化して示したフローシート、第３図は高速循
環流動層方式およびバブ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を示すグラフ、第４図
はフリーボード温度と、チャー、ＮＯｘ、　Ｓ○２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である。 １・・・流動層燃焼炉本体、２・・・伝熱管、３・・・
果しん器、４・・・流動層、５・・・フリーボード、６
・・・循環ライン、７・・・排出ライン、８・・・空気
分散板、９・・・風箱、１０・・・１次空気供給管、１
１・・・２次空気供給管、１２・・・ダンパー、１３・
・・排出機、１４・・・後部伝熱部、１５・・・ｆ、２
の集じん器、１６・・・空気予熱器、１７・・・最終集
じん器、１８・・・空気ファン出　願　人　　川崎重工
業株式会社 第２図

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ずに、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温度を層温度〜
   １０００℃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
   ボード出口のガス温度が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、流動層温度を中温灰の循環量または中温灰
   の排出量で制御することを特徴とする流動層燃焼方法。 ２、フリーボードが水冷壁構造で、フリーボードの伝熱
   管の下側の温度が層温度よりも低下するときは、フリー
   ボードを断熱材で内張りして、フリーボードの伝熱管の
   下側の温度が流動層温度〜１０００℃になるようにする
   特許請求の範囲第１項記載の流動層燃焼方法。 ３　フリーボードが、耐火断熱材構造で、フリーボード
   の伝熱管の下側の温度が１０００℃を越える場合には、
   フリーボードの伝熱管の下側に他の伝熱管を配して、フ
   リーボードの伝熱管の下側の温度が流動層温度〜１００
   ０℃になるようにする特許請求の範囲第１項記載の流動
   層燃焼方法。 ４　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次空気を供給する特許
   請求の範囲第１項記載の流動層燃焼方法。 ５　灰を静止層高よりも高い位置に戻す特許請求の範囲
   第１項記載の流動層燃焼方法。 ６　空気予熱器、最終集じん器からの灰も流動層に戻す
   特許請求の範囲第１項記載の流動層燃焼方法。 ７　２段燃焼を行う特許請求の範囲第１項記載の流動層
   燃焼方法。 ８　炉内脱硫を行う特許請求の範囲第１項記載の流動層
   燃焼方法。 ９　集じん器について後部伝熱部を設けて熱回収する特
   許請求の範囲第１項記載の流動層燃焼方法。