JP2017161084A

JP2017161084A - 燃料の燃焼方法

Info

Publication number: JP2017161084A
Application number: JP2016042967A
Authority: JP
Inventors: 慶展辰巳; Yoshinori Tatsumi; 鈴木　崇幸; Takayuki Suzuki; 崇幸鈴木
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2016-03-07
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2017-09-14

Abstract

【課題】低コストで、流動媒体同士の固着を抑制しながらバイオマス燃料等のアルカリ金属を含む燃料を流動層式燃焼炉で燃焼させる。【解決手段】珪砂Ｓを流動媒体とする流動層式燃焼炉１においてアルカリ金属を含む燃料Ｆを燃焼させる方法であって、珪砂同士の固着を防止するために添加する無機系化合物（添加剤Ａ）として、セメント製造設備で発生した中間生成物を利用する。無機系化合物は、ＣａＯ源、ＭｇＯ源及びＡｌ2Ｏ3源からなる群から選択される一以上を含むものとすることができ、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から冷却しながら抽気したセメントキルン排ガスの一部に含まれる微粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ等を用いることができる。無機系化合物を、燃料が含有するアルカリ金属に対し、重量比で１倍以上３０倍以下添加する。【選択図】図１

Description

本発明は、珪砂を流動媒体とする流動層式燃焼炉においてアルカリ金属を含む燃料を燃焼させる方法に関する。

バイオマスは、最も有力な再生エネルギ源の一つとして考えられており、建築発生木材、雑古紙、製紙スラッジ、農産物残渣等のバイオマス燃料は、例えば、熱された流動砂が循環する流動層式燃焼炉にて燃焼させて廃棄物の有効利用が図られている。

しかし、上記流動層式燃焼炉において、バイオマス燃料に含まれるナトリウムやカリウム等のアルカリ金属と流動媒体が反応して低融点物質が形成され、流動媒体同士が固着して流動不良が発生し、炉の運転停止や炉内の頻繁な清掃が余儀なくされていた。

そこで、特許文献１−５には、流動層式燃焼炉等にドロマイト、水酸化マグネシウム、石灰石等の添加剤を投入することで流動媒体同士の固着を抑制し、燃焼炉等の安定運転を図る技術が種々開示されている。

特開２００５−１９５２７０号公報特許第５７６１５６８号公報特許第５５３６０６３号公報特許第５４９０７５１号公報特開２００３−２４０２１０号公報

しかし、上記特許文献１−５に記載の技術では、アルカリ金属と流動媒体が反応して形成される低融点物質による流動媒体同士の固着を抑制することができるものの、そのために別途ドロマイト等の添加剤を用意する必要があり、運転コストが増加するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、低コストで、流動媒体同士の固着を抑制しながらバイオマス燃料等のアルカリ金属を含む燃料を流動層式燃焼炉で燃焼させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、珪砂を流動媒体とする流動層式燃焼炉においてアルカリ金属を含む燃料を燃焼させる方法であって、前記珪砂同士の固着を防止するために添加する無機系化合物として、セメント製造設備で発生した中間生成物を利用することを特徴とする。

本発明に係る燃料の燃焼方法によれば、流動層式燃焼炉における流動媒体同士の固着を抑制する添加剤にセメント製造設備で発生した中間生成物を利用するため、添加剤コストを大幅に低減することができる。

上記燃料の燃焼方法において、前記無機系化合物をＣａＯ源、ＭｇＯ源及びＡｌ₂Ｏ₃源からなる群から選択される一以上を含むものとすることができる。

前記無機系化合物を、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から冷却しながら抽気したセメントキルン排ガスの一部に含まれる微粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、前記セメントキルン排ガスの一部に含まれる粗粉、該粗粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、前記微粉及び粗粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、並びに前記プレヒータの最上段サイクロンから排出されるセメントキルン排ガスから除塵したダストからなる群から選択される一以上とすることができる。

また、前記無機系化合物を、前記燃料が含有するアルカリ金属に対し、重量比で１倍以上３０倍以下添加することが好ましい。

以上のように、本発明によれば、低コストで、流動媒体同士の固着を抑制しながらアルカリ金属を含む燃料を流動層式燃焼炉で燃焼させることが可能となる。

本発明に係る燃料の燃焼方法を実施するための流動層式燃焼炉、及びこの流動層式燃焼炉が付設されるセメント製造設備を示す概略図である。

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る燃料の燃焼方法を実施するための流動層式燃焼炉１と、この流動層式燃焼炉１が付設され、セメント焼成装置１２と塩素バイパスシステム１３とを有するセメント製造設備１１を示す。

流動層式燃焼炉１には、流動媒体である珪砂Ｓ同士の固着を抑制するための添加剤Ａの添加装置２と、流動層式燃焼炉１に供給するバイオマス燃料Ｆのアルカリ金属濃度を測定する測定装置３が付設される。

セメント焼成装置１２は、一般的なものであって、投入されたセメント原料を焼成するセメントキルン１４と、セメントキルン１４の排ガスを仮焼炉やプレヒータ（不図示）へ導入するキルン排ガス流路１５等を備える。また、塩素バイパスシステム１３も一般的なものであって、キルン排ガス流路１５より燃焼ガスの一部Ｇを冷却しながら抽気するプローブ１６と、プローブ１６から排出された抽気ガスＧ１から粗粉Ｄ１を分離するサイクロン１７と、サイクロン１７からの排ガスＧ２を冷却する冷却器１８と、冷却器１８からの排ガスＧ３から微粉Ｄ３を回収するバグフィルタ１９等を備える。

次に、本発明に係る燃料の燃焼方法について、図１を参照しながら説明する。

まず、流動層式燃焼炉１に添加する添加剤Ａを得るため、セメント焼成設備１１の動作について説明する。

セメントキルン１４の窯尻から最下段サイクロン（不図示）に至るまでのキルン排ガス流路１５より燃焼ガスの一部Ｇをプローブ１６で抽気すると同時に、抽気ガスＧを冷却ファン（不図示）からの冷却空気でＫＣｌ等の塩素化合物の融点以下にまで冷却する。これによって、抽気ガスＧ中のＫＣｌ等の塩素化合物が析出して抽気ガスＧ１中で大部分が微粉を形成すると共に、一部が抽気ガスＧ中のダストの表面に付着する。

そして、抽気ガスＧ１をサイクロン１７に導入し、セメント原料を主成分とする粗粉Ｄ１と、ＫＣｌ分を主とする微粉を含むガスＧ２とに分離し、粗粉Ｄ１をセメントキルン系に戻す。微粉を含むガスＧ２は冷却器１８に導入して冷却すると共にダストＤ２を回収し、冷却器１８の排ガスＧ３をバグフィルタ１９に導入して微粉Ｄ３を回収する。

これらのダストＤ２及び微粉Ｄ３（塩素バイパスダスト（Ｄ２＋Ｄ３））を水洗脱塩した後固液分離し、得られたケーキを流動層式燃焼炉１への添加剤Ａとする。

次に、流動層式燃焼炉１において、アルカリ金属を多く含有するバイオマス燃料Ｆを、珪砂Ｓを流動媒体としながら燃焼させる際に、上記添加剤Ａを添加装置２を介して流動層式燃焼炉１に添加する。このようなバイオマス燃料Ｆには、木屑、木質ペレット、木質チップ、バーク（樹皮）、建設廃材、EFB(Empty Fruit Bunch)、PKS、(Parm Kernel Shell)等が存在する。また、バイオマス燃料Ｆ以外にも、アルカリ金属を多く含有するRDF(Refuse Derived Fuel)、RPF(Refuse Paper & Plastic Fuel)等の廃棄物についても燃料として利用することができる。

添加剤Ａを流動層式燃焼炉１に添加することで、珪砂Ｓ同士の固着を抑制することができる。これは、添加剤Ａが上記ドロマイト等の従来から添加剤として用いられているものと同じ、ＣａＯ源やＭｇＯ源等の無機系化合物を含むためである。そして、この添加剤Ａは、セメント製造設備１１における中間生成物であるため、従来技術のように別途添加剤を用意するよりも添加剤に要するコストを低減することができる。

また、測定装置３を介して、流動層式燃焼炉１に供給するバイオマス燃料Ｆ中のアルカリ金属濃度を測定し、この測定結果に基づいて、バイオマス燃料Ｆが含有するアルカリ金属に対し、添加装置２を介して重量比で１倍以上３０倍以下の添加剤Ａを添加することが好ましい。これにより、珪砂Ｓ同士の固着をより確実に抑制することができる。

尚、上記実施の形態においては、添加剤Ａとして塩素バイパスダスト（Ｄ２＋Ｄ３）を水洗した後固液分離して得られたケーキを用いたが、サイクロン１７で回収した粗粉Ｄ１、この粗粉Ｄ１を水洗した後固液分離して得られたケーキ、粗粉Ｄ１及び塩素バイパスダスト（Ｄ２＋Ｄ３）の両方を水洗した後固液分離して得られたケーキ、並びにセメントキルン１４に付設されたプレヒータの最上段サイクロン（不図示）から排出されるセメントキルン排ガスから除塵したダストのうち一以上を上記添加剤Ａとして、又は上記添加剤Ａに加えて添加することができる。

また、上記塩素バイパスダストを水洗した後固液分離して得られたケーキ等の他にも、セメント製造設備１１における中間生成物であって、少なくともＣａＯ源、ＭｇＯ及びＡｌ₂Ｏ₃からなる群から選択される一以上を含む無機系化合物であれば、添加剤Ａとして添加することで、上記実施の形態と同様に珪砂Ｓ同士の固着を抑制することができる。

１流動層式燃焼炉
２添加装置
３測定装置
１１セメント製造設備
１２セメント焼成装置
１３塩素バイパスシステム
１４セメントキルン
１５キルン排ガス流路
１６プローブ
１７サイクロン
１８冷却器
１９バグフィルタ

Claims

珪砂を流動媒体とする流動層式燃焼炉においてアルカリ金属を含む燃料を燃焼させる方法であって、
前記珪砂同士の固着を防止するために添加する無機系化合物として、セメント製造設備で発生した中間生成物を利用することを特徴とする燃料の燃焼方法。
前記無機系化合物は、ＣａＯ源、ＭｇＯ源及びＡｌ₂Ｏ₃源からなる群から選択される一以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料の燃焼方法。
前記無機系化合物は、セメントキルンの窯尻からプレヒータの最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路から冷却しながら抽気したセメントキルン排ガスの一部に含まれる微粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、前記セメントキルン排ガスの一部に含まれる粗粉、該粗粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、前記微粉及び粗粉を水洗した後固液分離して得られたケーキ、並びに前記プレヒータの最上段サイクロンから排出されるセメントキルン排ガスから除塵したダストからなる群から選択される一以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃料の燃焼方法。
前記無機系化合物を、前記燃料が含有するアルカリ金属に対し、重量比で１倍以上３０倍以下添加することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の燃料の燃焼方法。