JPH04155105A - 亜酸化窒素の発生を抑制する流動床ボイラ - Google Patents

亜酸化窒素の発生を抑制する流動床ボイラ

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JPH04155105A
JPH04155105A JP2280252A JP28025290A JPH04155105A JP H04155105 A JPH04155105 A JP H04155105A JP 2280252 A JP2280252 A JP 2280252A JP 28025290 A JP28025290 A JP 28025290A JP H04155105 A JPH04155105 A JP H04155105A
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JP
Japan
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combustion
coal
auxiliary
combustion chamber
fluidized bed
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Application number
JP2280252A
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English (en)
Inventor
Hiroshige Ikebe
池辺 弘茂
Yoichi Tawara
俵 洋一
Masakazu Furuta
雅一 古田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Nippon Steel Plant Designing Corp
Original Assignee
Nittetsu Plant Designing Corp
Nippon Steel Corp
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Publication date
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  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

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] 本発明は流動床燃焼装置、特に窒素分を含有する石炭等
の固体燃料焚流動床ボイラに関するものである。
[従来の技術] 従来、循ffi流動床ボイラはNo、の排出量が少く、
また石炭石やドロマイトを脱硫側として、比較的経済的
な炉内脱硫によるSO,の除去が可能であるという優れ
た環境特性をもっており、かつ微粉炭燃焼では対応でき
ない高燃料比炭をも使用できるといった特長をもってい
るために石炭利用の拡大に対処するための有力な機種と
みなされている。
しかし、上記のような特長を発揮させるためには流動床
温度等に関して通切な条件の下で運転が行われることが
必要であり、以下にそれについて簡単に説明する。
l)例えば石炭石(CaC03)を脱硫材に用いて炉内
脱硫を行う場合、脱硫率に影響する因子にはCa/Sの
モル比、温度、反応時間、脱硫材の粒径等がある。
このうち温度の影響に関して第2図に示す結果が一例と
して得られている。これから判るように脱硫率の一最高
値は820℃近辺で得られ、温度がそわよりも高くても
低くても脱硫率は低下する。たとえば温度950℃では
脱硫率は70%を下まわるようになる。
2)一方燃料の燃焼効率についてみれば、800℃以下
の温度では未燃分が多くなり効率低下により経済性が損
われる。また石炭中に含有される灰の溶融によってボイ
ラの運転が継続できなくなることもあり、この制限温度
は炭種によっても異るが約1100〜1500℃以下で
ある。
よって循環流動床ボイラの運転温度は上記の脱硫性能と
燃焼効率を考慮して850±20℃程度に選ばれること
が多い。
3)循環流動床ボイラの運転温度は上述のように850
℃前後の比較的低温であるためサーマルN08の生成は
殆んどなく、また燃焼用空気を2分して供給し、主燃焼
域であるベツド部の空気比を小さくして燃料過剰燃焼を
行わせNo、の生成を抑制する2段燃焼を採用すること
によりフューエルNOxの生成も抑制されている。さら
に循環流動床ボイラでは上記の燃料過剰燃焼によって発
生したNH3や再循環粒子中に含まれる未燃のチャーに
よるNO工の還元作用もあってNOxの排出濃度は極め
て低い値となる。NOつの排圧量に対する運転温度の影
響を示すものとして第3図のような試験結果があるが、
温度をあげるとかなり急激にNOx濃度が高くなること
が判る。
ところが、ここ数年来地球温暖化問題が国際的な関心事
としてとりあげられるようにな′つた結果、流動床ボイ
ラから排圧される亜酸化窒素(N20)が注目されるよ
うになった。亜酸化窒素はgreenhouse ef
fect gas  (温室効果ガス)としてはCO2
の数千倍の効果をもつとされており、また成層圏オゾン
の破壊物質の一つとされている。
ここ数年来EP八等がスポンサーとなったN、0に関す
るWorkshopが各所で開催され各種の情報や研究
成果が公開されてきているが、1988年のEurop
ean Workshopでは石炭焚流動床ボイラから
の排出量は50〜200ppmでストーカ燃焼や微粉炭
燃焼のような他の石炭焚ボイラに比較して約10倍の排
出量であることが確認されている。
このような背景の中で流動床燃焼におけるN、Oの生成
に関する実験室規模の装置を利用した研究が盛んになっ
てきたが、それらによるとN、Oの生成に影響する主要
因子は石炭の性状と燃焼温度であることが明らかにされ
ている。石炭性状については燃料中のN分が多い程、ま
た燃料比(=固定炭素/揮発分)が高い程N20の排出
量は多くなる。一方温度については流動床温度が高くな
る程N、Oは一様に減少していく。
以上のよりなN20の挙動は温度と燃料比の影響につい
てみるとNOxとは逆の様相を示している。実験結果の
一例を第4図に示す。この例で燃料比の異なる2炭種(
褐炭と瀝青炭)で比較すると燃料比の小さい(すなわち
揮発分の多い)褐炭はNO8の排圧量は多いがN20は
逆に少なくなっていることが判る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術において紹介したように実験室規模の試験で
は流動床の燃焼温度を950〜1000℃という高温に
すればN20の排出量は署減することが判っているが、
このような高温ではNo8の排出量は増加し、脱硫にと
ってもその最適温度から大きく逸脱するため低SO0が
実現できない。
しかも流動床ボイラに使用される炭種は様々でありその
性状は広範囲に分布する。これが本課題の解決を困難に
する要因にもなっている。
たとえば燃料比についてみると燃料比の高い石炭はNo
、の生成量は少ないがN、Oの生成量は多く、燃料比の
低い石炭はその逆の傾向を示す。
また石炭中の5分も炭種によって、また同じ炭種でも炭
層の違いによって変わり、従って生成される508も変
動してくる。それにもかかわらずNOxやSOKは法の
定める規制値以内で運転されなければならないが、この
ように多様な炭種に対応しなければならないという制約
の中で低N、0を実現することを課題としている。
すなわち、従来の流動床ボイラの特長とされている低N
o、 、低SOx、多炭種対応可といった諸特性を損う
ことなくざらに低N、Oを実現しようとするものである
[課題を解決するための手段] 本発明は上述の課題を有利に解決するものであり、その
要旨は窒素分を含有する石炭等の固体燃料焚流動床ボイ
ラにおいて、燃焼室出口にガス温度検出器を設けるとと
もに、その温度検出器より上流に位置する燃焼室の出口
近傍に補助燃焼装置を設けたことを特徴とする亜酸化窒
素の発生を抑制する流動床ボイラと窒素分を含有する石
炭等の固体燃料焚流動床ボイラにおいて、燃焼室出口に
ガス温度検出器を設けるとともに、補助燃焼装置を燃焼
室の高さ方向に2段以上設は該補助燃焼装置と同一高さ
にNOxおよびSo8の検出器を設けたことを特徴とす
る亜酸化窒素の発生を抑制する流動床ボイラである。
[作   用] ■−通常、No、、 So、低減のために燃焼室温度を
850±20℃程度で運転されている流動床ボイラにお
いて燃焼室出口ガス温度を検出し、燃焼室出口付近のみ
が950〜1000を程度となるように燃焼室上部の出
口附近で補助燃料を燃焼用空気と共に炉内に吹き込み燃
焼させる。これによって燃焼室で発生したN2oを燃焼
室出口付近で分解減少させることがで鮒る。
■ 補助燃焼装置を複数段設けそれらと同一高さに取付
けられたNo、、 So、検圧器によりそれぞれの高さ
におけるNOx、 So、を計測する。それらの値が、
各ボイラに対して定められた規定値にまで低減している
位置にある補助燃焼装置を選択して使用すれば■に記述
した作用によりN20の低減ができる、と同時にNOx
がより早く低減する石炭は燃料比の高い難燃性の石炭で
あり、より低い位置の補助燃焼装置が選ばれ結果として
高温滞留時間が長くなり、高い燃焼効率が得られ経済性
が向上する。
[実 施 例コ %1図は本発明が適用された循環流動床ボイラの系統図
である。燃料である石炭1および脱硫剤である石灰石2
はそれぞれの貯檜3.4からボイラの負荷に応じてボイ
ラ燃焼室5下部の濃厚ベット部6近くに供給される。一
方燃焼用空気は一次空気と二次空気に2分され一次空気
は一次押込通風機7で昇圧され空気予熱器8でボイラ排
ガスとの熱交換によって昇温さね、燃焼室底部の一次空
気凰箱9に導かれノズルを通って濃厚ベット部6に供給
される。
濃厚ヘッド部6では通常、空気比1以下の燃料過剰状態
で、かつ温度850 ’C±20’C程度で燃焼が行わ
れるためNOxの発生量は極めて低レベルである。燃焼
用空気の残りは二次押込通風機10で昇圧され一次空気
と同様に空気予熱器8により昇温され二次空気1′!1
箱11に導かれ燃焼室5の濃厚ベツド部6の上方に供給
される。
このようにして供給された二次空気は未燃分の燃焼と、
脱硫のための酸化性雰囲気をつくるために利用される。
燃焼室5を比だ燃焼ガスはサイクロン12で粗粒粉体が
分離され後部伝熱部へ導かれ過l*!1器13、エコノ
マイザ14、空気予熱器8等で熱交換し、ボイラ出口か
ら排出される。
サイクロン12で分離された粗粉粒子はフルオシール1
5を炉内圧をシールしながら清下し、フルオシール通風
機16から送気された空気によって流動状態となり、燃
焼室5に還流する。フルオシール通風機16の出口空気
の一部はベツド材分級器17に送られ、分級と同時に細
粉を燃焼室5に還流させるために用いられる。
さて、循環流動床ボイラの燃焼室5は−次燃焼が行われ
る濃厚ベツド部6と二次空気が供給されて二次燃焼が行
われる部分とに大別されるが、このうち−次燃焼域では
NOx発生抑制を目的として低空気比燃焼が行われ、か
つ燃焼温度は脱硫率と燃焼効率をできるだけ高く得られ
る温度として850±20℃が一般に選ばれる。ところ
が、このような温度ではN、0の発生量が多いため、す
なわち燃焼室5出口においてガス温度検出器18で温度
を計測し、それが950〜1001)℃となるように燃
焼M5圧口附近に設けられた補助燃焼装置19を用いて
工場副生ガス等よりなる補助燃料を燃焼させる。
また、補助燃焼装置19を複数段19−1+2+・・・
設けそれらと同一高さにN01lおよびSOxの検圧器
20.21を設置する。このようにすることによって複
数段設けた補助燃焼装置19−1.2.・・・のなかか
らもりとも最適な位置にある補助燃焼装置を選択するこ
とができる。すなわち、性状の異なる複数の固体燃料を
使用する場合、それらのNo、 、 So、発生量が異
なり、ある炭種では燃焼室580付近で丁度規定値に達
するが、他の炭種では燃焼室5の出口よりかなり低い位
置で規定値に到達している場合もある。前者の場合は補
助燃焼装置19−1を使用することになるが、後者の場
合は補助燃焼装置19−2もしくはそれより低い位置の
ものを使用する。特に燃料比の高い石炭では低い位置で
NOやは規定値に達するのでより低い位置で補助燃焼を
行わせることが可能で、高温(950〜1000℃)の
滞留時間がより長くとれ難燃性である高燃料比炭でも高
い燃焼効率が得られる。これによってN、Oの低減がで
きるとともに難燃性の石炭でも高い燃焼効率が得られ、
環境特性が改善されるだけでなく経済性の向上も同時に
可能となる。
C発明の効果] 上述のように、燃焼室出口で補助燃焼させるため、NO
xおよびSO8を規制値に押えながらかつN20を低く
押えることができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を通用した循環流動床ボイラ例の系統図
、第2図は石灰石を脱硫剤とした場合の得度と脱硫率の
関係を示すグラフ、第3図は3種類の燃料に対して得ら
れた温度とN(+の生成量の関係を示すグラフ、第4図
は第3図と同様の燃料に対して得られた温度とN20の
生成量の関係を示すグラフである。 1・・・石炭     2・・・石灰石3・・・石炭貯
槽   4・・・石灰石貯槽5・・・燃焼室    6
・・・濃厚ベツド7・・・−次押込通風機 8・・・空気予熱器  9・・・−次空気風箱10・・
・二次押込通風機 11・・・二次空気風箱 12・・・サイクロン 13・・・過熱器14・・・エ
コノマイザ 15・・・フルオシール 16・・・フルオシール通風機 17・・・分級器   18・・・ガス温度検出器19
・・・補助燃焼装置 20・・・N011検出器 21・・・SO,検出器他
4名

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 窒素分を含有する石炭等の固体燃料焚流動床ボイラ
    において、燃焼室出口にガス温度検出器を設けるととも
    に、その温度検出器より上流に位置する燃焼室の出口近
    傍に補助燃焼装置を設けたことを特徴とする亜酸化窒素
    の発生を抑制する流動床ボイラ。 2 窒素分を含有する石炭等の固体燃料焚流動床ボイラ
    において、燃焼室出口にガス温度検出器を設けるととも
    に、補助燃焼装置を燃焼室の高さ方向に2段以上設け、
    該補助燃焼装置と同一高さにNO_xおよびSO_xの
    検出器を設けたことを特徴とする亜酸化窒素の発生を抑
    制する流動床ボイラ。
JP2280252A 1990-10-18 1990-10-18 亜酸化窒素の発生を抑制する流動床ボイラ Pending JPH04155105A (ja)

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Cited By (4)

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