JPH028205B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は流動床内で不純物を含む固体燃料、主
として石炭を燃焼させる燃焼室を有する燃焼装置
に関する。燃焼室は大気圧で作動されてもよく、
また例えば10〜20バール（bar）といつた大気圧
以上の圧力で作動されることもできる。この燃焼
室はガスタービンと蒸気タービンとを有する複合
的発電装置内に配置され、そして燃焼室からのガ
スが前記ガスタービンに供給されるようにされて
もよいし、また燃焼室内に蒸気発生機を有する蒸
気タービン装置内に配置され、そしてガスタービ
ンの後にガスタービンから出たガス中の余熱を回
収するようにされてもよい。

（従来の技術） 固体燃料、好ましくは石炭を燃焼するときに、
固体燃料中の硫黄は環境に対して悪影響を与え
る。従来技術は燃焼を流動床内で行わせるように
しており、流動床構成材料に硫黄吸収剤を供給す
るか、または流動床構成材料を硫黄吸収剤で形成
して、これら硫黄を無害なパウダーまたはスライ
ムの形態の通常の充填剤とするよう処理してい
る。

例えば、ドロマイト（白雲石）または石灰石
（苦灰石）を流動床構成材料として、且つ硫黄吸
収剤として使用している。これらは例えば約0.05
〜６mmの大きさの粒子といつた微粒子形態にされ
て燃焼室に供給される。硫黄を含む燃料が流動床
内で燃焼すると、硫黄は空気中の酸素と反応して
二酸化硫黄を生成し、この二酸化硫黄は例えばカ
ルシウムといつた硫黄吸収剤中の活性成分と反応
する。かかる硫黄の結合は例えば次のようにして
行われる。即ち硫黄吸収剤は最初に〓焼される。
換言すると硫黄吸収剤から二酸化炭素が脱出する
わけである。その後で硫酸カルシウムが各硫黄吸
収剤粒子の表面に生成される（硫酸塩化）。前記
粒子は次に表面から段々に深く硫酸塩化される。

（発明が解決しようとする課題） 微細な硫黄吸収剤の粒子は非常に迅速に硫酸塩
化されるのに対し、粗大な硫黄吸収剤の粒子は流
動床中に長く滞在していてもわずかしか硫酸塩化
されないことが判つた。

硫黄吸収剤の供給は連続的に行われそして燃料
中の硫黄含有量に応じて制御される。微細な硫黄
吸収剤の粒子は迅速に硫酸塩化され、これらのう
ちの一部分は排気ガスと一緒に燃焼室から出てゆ
きそして清浄器内で収集される。粗大な硫黄吸収
剤の粒子はゆつくりと硫酸塩化されそして流動床
中に残留する。流動床の高さを一定に維持するた
めに、流動床構成材料は常時または間けつ的に抜
き取られなければならないが、抜き取られたこの
流動床の構成材料は流動床中での滞在時間が長い
にも拘わらず単に部分的にしか硫酸塩化されてい
ないことがしばしばある。かくて硫黄吸収剤を無
駄にすることになる。

本発明の目的は硫黄吸収剤の利用を改善し、そ
の消費を節約することができるような燃焼装置を
提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、不純物を含む固体燃料を燃焼させる
燃焼装置であつて、燃焼室と、該燃焼室に不純物
を含む固体燃料を供給する装置と、微細な粒子と
粗大な粒子とで成る吸収剤を前記燃焼室に供給す
る供給装置であつて、この吸収剤は前記固体燃料
が燃焼されることによつて前記燃焼室内に生成さ
れた硫黄を吸収するものである前記供給装置と、
前記燃焼室内に前記吸収剤の流動床を作る装置
と、前記流動床から直接に吸収剤を抜き取る抜き
取り装置と、前記流動床から直接に抜き取られた
前記吸収剤を微細な粒子の吸収剤に粉砕する粉砕
装置と、前記流動床から去る排気ガスの中の二酸
化硫黄含有量に比例する第１の信号を発生する変
換装置と、この変換装置に接続されていて、この
第１の信号と、二酸化硫黄含有量の所望値に比例
する第２の信号とを比較する信号処理装置と、こ
の信号処理装置に接続されていて、前記第１の信
号と前記第２の信号との差に応答して、前記粉砕
装置によつて作られた微細な粒子の吸収剤の前記
流動床内への流れを調整する調整装置と、を含む
ことを特徴とする。

（作用） 本発明により、抜き取り装置によつて流動床か
ら抜き取られた硫黄吸収剤のうち粗大な粒子は、
微細な粒子に粉砕されて流動床内へ送り戻され
る。かくて、粗大であつた粒子の内部は露出され
て、流動床内へ送り戻された時に、再び硫黄吸収
剤として有効に作用することになる。この粉砕さ
れた微細な硫黄吸収剤の粒子の流動床内への戻し
は排気ガスの中の二酸化硫黄含有量に対応して調
整される。微細な硫黄吸収剤の粒子は硫黄を迅速
に吸収するから、応答性の良好な調整が行なわれ
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例の燃焼装置について添付
図面を参照してより詳細に説明される。第１図の
実施例において１は流動床２が設けられた燃焼室
を示す。流動床２の上方には余裕高３が具備され
ている。燃焼室１は出口４を介して清浄器５と連
通し、清浄器５内で燃焼ガスに含まれているちり
が分離される。かかるちりは灰と硫黄吸収剤の微
細な粒子とから成る。第３図の実施例では、燃焼
室１は加圧された空気を入れることができる容器
６内に内蔵されている。燃焼室１の底部７に燃焼
用空気を吹き込むノズル（図示せず）が取り付け
られている。この燃焼用空気もまた流動床２を流
動化させる。この燃焼用空気は、第１図に示す実
施例では導管８を通つて供給され、第３図に示す
実施例では導管９および燃焼室１と容器６との間
の空間１０を通つて供給される。どちらの実施例
においても燃料は導管１１を通つて噴射によつて
燃焼室１内の流動床２に供給される。

第１図に示す実施例では、新しい硫黄吸収剤１
３を入れた容器１２、および直径６mmより小さな
粒子に硫黄吸収剤１３を粉砕する粉砕装置１４が
設けられている。粉砕された硫黄吸収剤はふるい
１５の中でふるい分けされそして微細な粒子と粗
大な粒子とに分けられる。ふるい分けされた後
で、微細な粒子の方はさらに粉砕されるために粉
砕装置２９に送られる。微細な粒子と粗大な粒子
とは別々にそれぞれ容器１６内と容器１７内とに
収集されかつ貯蔵される。これらの供給装置を構
成するバツチ送り装置１８，１９と、微細な粒子
用と粗大な粒子用との別々にされた導管２０，２
１とを介して、流動床２に硫黄吸収剤が例えば圧
縮空気の噴霧といつた方法により供給される。バ
ツチ送り装置１８，１９は回転翼輪が設けられた
円筒状室を有していて、この回転翼輪の回転速度
が制御できるようにされたもので構成されてい
る。

硫黄吸収剤の粗大な粒子用のバツチ送り装置１
９は燃料の流れに対して一定の流れまたは一定の
関係をもつて供給されるように制御されることが
できる。硫黄吸収剤の微細な粒子用のバツチ送り
装置１８は流動床１から出る排気ガス中の二酸化
硫黄含有量に対応するように調整装置２２によつ
て制御される。この目的のために流動床１の下流
側の、例えば流動床１の上、清浄器５の下流側ま
たは煙突（図示せず）内といつた個所に、排気ガ
ス中の二酸化硫黄の濃度に比例する第１の信号を
発生する変換装置２３が配置されている。この第
１の信号は信号処理装置２４に印加される。信号
処理装置２４にはまた排気ガス中の二酸化硫黄の
望ましい濃度値が入力されている。この望ましい
濃度値は実際に可能な限り低くするように選択さ
れるものとはいえ、ゼロに設定することは実際に
はできない。何故ならばそうするためには多分硫
黄吸収剤を常に一定量づつ余分に供給しなければ
ならないので、実用的でなくかつ不経済でもある
からである。変換装置２３は商標「サーモ・エレ
クトロン」（Thermo―Electron）であつてもよ
い。

流動床２には硫黄吸収剤の抜き取り装置である
出口２５が設けられており、流動床２の高さは操
業中この出口２５を介して調節される。出口２５
は材料を微細な粒子と粗大な粒子とに分離するふ
るい２６に通じている。この微細な粒子は消費さ
れつくした硫黄吸収剤を含むものと考えてよいの
で、適当な方法で捨てるよう導管５０を通つて排
出される。粗大な粒子はその内部に未だ消費され
ていない硫黄吸収剤を含んでいる。この消費され
ていない硫黄吸収剤は50％またはそれ以上にも達
しうる。この粗大な粒子は容器２７内に収集され
そして導管２８を通つて粉砕装置２９に運搬さ
れ、そこで微細な粒子に粉砕される。粉砕された
硫黄吸収剤は、ふるい１５によつて分けられた微
細な粒子と一緒に容器１６内に収集される。

第１図に示す燃焼装置では、硫黄吸収剤の粗大
な粒子は二重の作用をすることができる。即ち、
一つは硫黄吸収剤として、一つは流動床構成材料
として、二重の作用をすることができる。場合に
よつては流動床は例えば珪砂といつたような化学
的に不活性な特別の流動床構成材料を含むもので
あつてもよい。

第２図に示した燃焼装置は、参考例を示すもの
である。この参考例で使用されている符号で第１
図と同じものは第１図と同じ又は相当部分を示し
ている。第２図は流動床に珪砂を含む流動床構成
材料を用いたものであつて、硫黄吸収剤は一種類
の大きさの粒子だけを用いている。出口２５から
抜き取られた材料は、燃焼室１に再び戻されるこ
となく棄てられてしまう。棄てられてしまう硫黄
吸収剤のうちにはまだ十分に使用し得るものが存
することを勘案すると、不経済な燃焼装置である
ということができる。

第３図を参照すると、本発明の別の実施例であ
る燃焼装置の構成が示されている。この実施例に
おいて第１図と同じ符号は、第１図と同じ又は相
当部分を示している。

燃焼室１は大気圧を超えた圧力にされて作動さ
れる容器６内に内蔵されている。容器６には導管
９を介して空気圧が容器６と燃焼室１との間の空
間１０に供給される。第１図の実施例と同様に、
燃焼室１の底にはノズル（図示せず）が備えら
れ、それを通して空間１０からの空気が流動床２
内に入り、燃焼用空気として、且つ流動床２を流
動化させる空気として作用する。

この燃焼装置は、微細な硫黄吸収剤の粒子３２
用と粗大な硫黄吸収剤の粒子３３用とに別々にさ
れた密閉された容器３０，３１を有する。これら
密閉された容器３０，３１に対しては容器６と同
じ圧力になるように圧力をかけることができる。
これら密閉された容器３０，３１からの硫黄吸収
剤のバツチ送りは供給装置を構成するバツチ送り
装置３４，３５によつて行われ、硫黄吸収剤は空
気圧によつて導管３６，３７を通つて流動床２に
供給される。流動床構成材料は抜き取り導管３７
および射出式の空圧式抜き取り装置３８によつて
流動床２から抜き取られ、射出式の空圧式送り戻
し装置３９から導管４０を通つて燃焼室１内に戻
される。

空気搬送装置を構成する射出式の空圧式抜き取
り装置（第１の空気射出器）３８および射出式の
空圧式送り戻し装置（第２の空気射出器）３９に
は導管４１，４２，４３および増圧作用を行なう
コンプレツサー４４を介して容器６から加圧され
た空気が供給されている。燃焼室１から抜き取ら
れた硫黄吸収剤は燃焼室１内に備えた、粉砕装置
を構成する板４５に衝突しそして抜き取られた硫
黄吸収剤の中の消費されていない部分が露出され
て硫黄の吸収作用上有効にされるように粉砕され
る。硫黄吸収剤の抜き取りとそれを戻すこととの
制御は流動床２から発生する排気ガス中の二酸化
硫黄含有量に対応するようにして行われる。即ち
変換装置２３が二酸化硫黄の含有量を検知する。
変換装置２３からの信号は導管４２を開閉する弁
４８を制御する調整装置４７に連結された信号処
理装置４６に印加される。調整装置４７はまたバ
ツチ送り装置３４を制御するようにできる。第４
図に示すように、調整装置４７はパルス発生装置
４９を有してもよい。このパルス発生装置４９は
弁４８の開閉を行うためのパルスを発生させる。
弁４８の開きはパルス幅によつて定められる。調
整装置４７は、パルス周波数は一定であつて、た
だパルス幅を変えるようにしたものであつてもよ
い。パルス幅は、抜き取られそして再び戻される
流動床構成材料の量を決める。勿論、パルス周波
数を変えるようにすることもできる。

第３図の実施例の利点は、圧力降下、温度降
下、および圧力増加などが硫黄吸収剤の送り戻し
中に起ることがないことと、可動部材を何ら用い
ることなく、硫黄吸収剤の抜き取りと、送り戻し
とを行なえるので、高温、高圧で且つちり等を含
むきびしい環境下において、抜き取り装置と送り
戻し装置とを確実に作動させ得ることである。

（発明の効果） 本発明によれば、流動床から抜き取られた粗大
な硫黄吸収剤の粒子は、微細な粒子に粉砕されて
流動床内へ送り戻されて、再び硫黄吸収剤として
有効に作用するから、硫黄吸収剤の消費を節約す
ることができて、経済的である。また、本発明に
よれば、硫黄吸収剤の粗大な粒子をも用いること
により、この粗大な粒子を、一つは硫黄吸収剤と
して、他の一つは流動床構成材料の流動性を向上
させるために役立たしめることができる。また、
本発明の調整装置により、微細な硫黄吸収剤の粒
子の流動床内への供給は、排気ガス中の二酸化硫
黄含有量に対応して行なわれ、微細な硫黄吸収剤
の粒子が硫黄を迅速に吸収することにより、応答
性のよい二酸化硫黄排出の制御を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図、および第３図はそれぞれ異る本発明の
実施例である燃焼装置を概略図で示し、第４図は
前記燃焼装置に使用できる調整装置を示す。第２
図は参考例としての燃焼装置を概略図で示すもの
である。 １…燃焼室、２…流動床、１５，２６…ふる
い、１８…バツチ送り装置、１９…バツチ送り装
置、２２，４７…調整装置、２３…変換装置、２
４，４６…信号処理装置、２５…出口、２９…粉
砕装置、３８…抜き取り装置、３９…送り戻し装
置、４２…導管、４５…板、４８…弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不純物を含む固体燃料を燃焼させる燃焼装置
   であつて、 燃焼室と、 該燃焼室に不純物を含む固体燃料を供給する装
   置と、 微細な粒子と粗大な粒子とで成る吸収剤を前記
   燃焼室に供給する供給装置であつて、この吸収剤
   は前記固体燃料が燃焼されることによつて前記燃
   焼室内に生成された硫黄を吸収するものである前
   記供給装置と、 前記燃焼室内に前記吸収剤の流動床を作る装置
   と、 前記流動床から直接に吸収剤を抜き取る抜き取
   り装置と、 前記流動床から直接に抜き取られた前記吸収剤
   を微細な粒子の吸収剤に粉砕する粉砕装置と、 前記流動床から去る排気ガスの中の二酸化硫黄
   含有量に比例する第１の信号を発生する変換装置
   と、 この変換装置に接続されていて、この第１の信
   号と、二酸化硫黄含有量の所望値に比例する第２
   の信号とを比較する信号処理装置と、 この信号処理装置に接続されていて、前記第１
   の信号と前記第２の信号との差に応答して、前記
   粉砕装置によつて作られた微細な粒子の吸収剤の
   前記流動床内への流れを調整する調整装置と、 を備えた燃焼装置。 ２ 前記流動床から前記粉砕装置へ前記抜き取ら
   れた吸収剤を構成する空気搬送装置を含む、特許
   請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 ３ 前記調製装置は前記吸収剤を抜き取る装置を
   制御する、特許請求の範囲第２項記載の燃焼装
   置。 ４ 前記調整装置は、前記流動床からの吸収剤の
   流れを調整するために前記空気搬送装置の中にあ
   る弁を開閉するようになつている、特許請求の範
   囲第３項記載の燃焼装置。 ５ 前記調整装置は、前記弁が開かれている時間
   を変えることによつて、前記流動床からの吸収剤
   の抜き取りと該流動床へのそれの戻りとを制御す
   るようになつている、特許請求の範囲第４項記載
   の燃焼装置。 ６ 微細な粒子と粗大な粒子とで成る吸収剤を前
   記流動床へ搬送するための別々の供給装置を含
   む、特許請求の範囲第１項記載の燃焼装置。 ７ 前記粉砕装置からの微細な粒子の吸収剤が前
   記供給装置へ戻される、特許請求の範囲第１項記
   載の燃焼装置。 ８ 前記粉砕装置は前記燃焼室内に配置された板
   と、前記抜き取り装置に連結されていて抜き取ら
   れた吸収剤を前記板に向かつて投射して吸収剤の
   粒子を粉砕する送り戻し装置とを含む、特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の燃焼装置。 ９ 前記抜き取り装置は、前記流動床に連結され
   ていて該流動床から吸収剤を抜き取る第１の空気
   射出器を含み、前記調整装置は前記空気射出器に
   連結された圧縮空気源、及び前記圧縮空気源と前
   記空気射出器との間に備えられていて前記空気射
   出器への空気流を制御する弁を含む、特許請求の
   範囲第１項記載の燃焼装置。 １０ 前記粉砕装置は前記燃焼室内に配置された
   板と、前記第１の空気射出器に連結されていて抜
   き取られた吸収剤を前記板に向かつて投射して吸
   収剤の粒子を粉砕する送り戻し装置とを含む、特
   許請求の範囲第９項記載の燃焼装置。 １１ 前記送り戻し装置は前記第１の空気射出器
   の出口に連結されていて抜き取られた吸収剤を前
   記板に向かつて投射する第２の空気射出器を含
   む、特許請求の範囲第１０項記載の燃焼装置。 １２ 前記調整装置は、前記弁が開かれている時
   間を変えることによつて、前記流動床からの吸収
   剤の抜き取りと該流動床へのそれの戻りとを制御
   するようになつている、特許請求の範囲第１１項
   記載の燃焼装置。