JPH04203801A - 流動層燃焼装置及びその制御方法 - 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］ この発明は、流動層燃焼装置及び流動層の燃焼制御方法
に関し、脱硝触媒では除去することかできないＮ２Ｏの
発生を抑制し、−層の低公害化を図ることができるよう
にしたものである。

［従来の技術］ 流動層燃焼装置はけい砂なとの不活性粉流体または石灰
石などの脱硫剤なとの流動媒体で構成された流動層に燃
料を投入して燃焼させ、蒸気を発生させて発電などに用
いる装置であり、従来の他の燃焼装置と比較すると次の
ような特徴かある。

大粒径炭を火格子上で燃焼させる火格子炉に比べ、流動
層燃焼装置では、 ■媒体と燃料粒子との伝熱か迅速なため急速昇温、着火
、無煙燃焼が可能なこと、 ■層媒体が流動化しているため、媒体と伝熱面の間の伝
熱係数が大きく効果的な抜熱が可能なこと、 さらに、■炉内同時脱硫により排煙脱硫を必要としない
ことなどが特徴として挙げられる。

また、微粉砕した石炭を気流搬送して燃焼する微粉炭燃
焼炉との相違は、上記■、■に加えて、■粒径の大きな
燃料でも浮遊させて燃焼できること、 ■燃料の滞留時間についての制約が少ないことなとが特
徴として挙げられる。

このような流動層燃焼装置では、低公害という面から見
ると、上記■の炉内同時脱硫により脱硫かできること、
さらに燃焼温度が低く、しかも２段燃焼を行うことから
窒素酸化物（ＮＯｘ）の発生か僅かであることなとの特
徴がある。

「発明か解決しようとする課題］ 一方、最近の研究によれば、オゾン層の破壊や地球温暖
化ガスとしてフロンガスや炭酸ガスのほか、Ｎ２Ｏが問
題とされつつあり、このＮ２ＯはＮＯｘか発生するよう
な高い９５０℃以上の温度域では発生せず、この温度域
に比べて低い温度域の７５０℃前後で生成されることが
分かってきている。

このため流動層燃焼装置では、ＳＯｘやＮＯｘの発生か
少ないという低公害化の特徴を生がし、−層の低公害化
を図るためには、このＮ２ｏの発生も抑制する必要かあ
る。

この発明は、かかる現状に鑑みてなされたもので、Ｎ２
Ｏの発生を抑えることで一層の低公害化を図ることがで
きる流動層燃焼装置及びその制御方法を提供しようとす
るものである。

［課題を解決するだめの手段］ 上記従来技術が有する課題を解決するため、この発明の
流動層燃焼装置は、１次空気と２次空気による８５０℃
以下の２段燃焼でＮＯＸの発生を抑制して燃焼させる流
動層燃焼炉と、この流動層燃焼炉の排ガス出口部に設け
られ前記２段燃焼温度より高い９５０〜１１００℃で完
全燃焼させてＮ２Ｏの発生を抑制する燃焼部とで構成し
たことを特徴とするものである。

また、この発明の流動層燃焼装置は、前記流動層燃焼装
置の燃焼炉を２分割し、その一方の燃焼炉で供給空気の
酸素分圧を調整して燃料をガス化して前記燃焼部へ燃料
として供給可能とするとともに、他方の燃焼炉の炉内流
速を高めて前記一方の燃焼炉からの流入粒子の２段燃焼
を可能な構造としたことを特徴とするものである。

さらに、この発明の流動層の燃焼制御方法は、流動層の
燃焼を制御するに際し、流動層燃焼炉内で１次空気と２
次空気により８５０℃以下で２段燃焼させてＮＯｘの発
生を抑制し、この流動層燃焼炉の排ガス出口部で前記２
段燃焼温度より高い９５０〜１１００℃で完全燃焼させ
てＮ２ｏの発生を抑制するようにしたことを特徴とする
ものである。

また、この発明の流動層の燃焼制御方法は、前記燃焼炉
を２分割し、その一方の燃焼炉で供給空気の酸素分圧を
調整して燃料のガス化と流動媒体の焼成を行ない、他方
の燃焼炉の炉内流速を一方の燃焼炉の炉内流速より高め
て一方の燃焼炉からチャーを流入させて前記２段燃焼を
行わせ、これらの２つの燃焼炉の頂部で両方のガスに３
次空気を混合しなから前記２段燃焼温度より高い前記温
度で完全燃焼せるようにしたことを特徴とするものであ
る。

［作　用］ この流動層燃焼装置及びその制御方法によれば、流動層
燃焼炉における燃焼では、ＮＯｘの発生を抑制するため
８５０℃以下の温度で２段燃焼させるようにし、燃焼炉
の排ガス出口部に設けた燃焼部では、前記２段燃焼温度
より高い９５０〜１１００℃の温度で完全燃焼させるよ
うにしており、排ガス中に含まれるＮ２Ｏを完全燃焼に
よる高温によって発生を抑制するようにしている。

また、この流動層燃焼装置及びその制御方法によれば、
８５０℃以下の温度で２段燃焼させる燃焼炉の排ガス出
口部の燃焼部で前記２段燃焼温度より高い９５０〜１１
００℃の温度にするための燃料を、燃焼炉を２分割した
一方の燃焼炉への供給空気の酸素分圧を調整して得た未
燃焼ガスを利用するようにするとともに、他方の燃焼炉
の炉内流速を高めてチャーの流入を促進して２段燃焼さ
せてＳＯｘやＮＯｘの発生を抑えるようにし、さらに、
両方のガスを前記９５０〜１１００℃の温度で完全燃焼
させてＮ２Ｏの発生を抑制する高温域を形成するように
している。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面に基づき詳細に説明する
。

第１図はこの発明の流動層燃焼装置を循環形に適用した
一実施例にかかる断面構成図である。

この循環形の流動層燃焼装置１０ては、燃焼炉１１が仕
切壁１２によって第１燃焼炉１３と第２燃焼炉１４とに
２分割れた構造となっており、これら第１燃焼炉１３と
第２燃焼炉１４とか仕切壁１２より上方の部分および仕
切壁１２の下端部に形成した連通孔１５を介して連通し
ている。

また、第１燃焼炉１３の下部には、燃料である石炭と脱
硫剤である石灰石を供給する供給口１６が形成しである
。

さらに、第２燃焼炉１４の下端部と上端部との間には、
ホットサイクロン１７が連結してあり、ガスと粒子を分
離し、ガスはホットサイクロン１７の上部から排出され
、分離された粒子は第２燃焼炉１４に戻されて循環され
るようになっている。

そして、このホットサイクロン１７の上方には、冷却器
１８と果しん器２３か設置され、外部に排気されるガス
を冷却し、集しんするようになっている。

さらに、これら第１燃焼炉１３の上部、第２燃焼炉１４
の上部及びホットサイクロン１７の上部かそれぞれの排
ガス出口部１つとなり、この部分か高温の燃焼部２Ｏと
される。

また、ホットサイクロン１７から排出されて冷却器じん
された排気ガスの一部は排気循環ファン２１を介して第
１燃焼炉１３の底部に供給され、第１燃焼炉１３内の酸
素分圧を調整するためと第１燃焼炉１３での流動状態を
得るのに必要な気体の量を確保するために使用される。

さらに、空気供給ファン２２が設けられ、配管を介して
第１燃焼炉１３の底部にガス化用空気を、第２燃焼炉１
４の底部に１次空気を、第２燃焼炉１４の中間部に２次
空気を、排気ガス出口部１つの燃焼部２Ｏに３次空気を
、さらに、ホットサイクロン１７の底部に循環粒子搬送
空気をそれぞれ供給するようになっている。

次に、このような循環形の流動層燃焼装置１０の動作と
ともに、燃焼制御方法について説明する。

燃焼炉１］の一方の第１燃焼炉１３は燃料である石炭と
石灰石のガス化及び焼成用流動層であり、第１燃焼炉１
３の供給口１６から供給された石炭と石灰石は、空気供
給ファン２２から供給されるガス化用空気と排気ガス循
環ファン２１によって循環供給される排気ガスとの混合
によって第１燃焼炉１３内に供給される空気の酸素分圧
か調整されるとともに、流動状態の保持に必要な気体量
が確保されて、８００℃程度で石炭の部分燃焼によるガ
ス化及び石灰石の焼成が行われる。

この結果、第１燃焼炉１３内に供給される空気の酸素分
圧に応じて石炭のガス化の割合が制御され、未燃焼ガス
を含むガスが上部の燃焼部２Ｏに燃料として送られる。

一方、第２燃焼炉１４内は、空気供給ファン２２によっ
て供給される１次空気によって第２燃焼炉１４内の流速
が第１燃焼炉１３内の流速より高くなるように制御され
ており、第１燃焼炉１３内の固形生成物であるチャーは
、仕切壁１２の連通孔１５を介して第２燃焼炉１４内に
流入する。

この第２燃焼炉１４はチャー燃焼用循環流動層であり、
空気供給ファン２２から流入する１次空気と２次空気に
よって、第１燃焼炉１３からのチャーとＣａＯ及びホッ
トサイクロン１７て分離された循環灰を高速で吹上げな
から８５０℃程度で２段燃焼を行う。

この２段燃焼による燃焼温度は８５０℃程度であり、脱
硫に適した温度あることから炉内同時脱硫が効率良く行
われるとともに、燃焼温度が８５０℃程度と低いことか
らＮＯｘの生成も抑制される。

こうして第１燃焼部１３からの未燃焼ガスを含むガスと
第２燃焼部１４て２段燃焼されたガスか上部の燃焼部２
Ｏに送られる。

この排気ガス出口部１９の燃焼部２Ｏは２段燃焼部より
高温の完全燃焼域となる部分であり、空気供給ファン２
２からの３次空気によって空気過剰状態で未燃焼ガスな
どが燃料とされて完全燃焼され、内部の温度か９５０〜
１１００℃程度、好ましくはＮＯＸの発生抑制から９５
０〜１０００℃に保持される。

この結果、燃焼部２Ｏ内か高温となり、Ｎ２Ｏの発生が
抑制されるとともに、従来から使用されている他の燃焼
装置に比べ燃焼部２Ｏの燃焼温度か低いので、ＮＯｘの
発生自体も抑制される。

したがって、このような循環形の流動層燃焼装置１０に
よれば、ＳＯｘやＮＯｘの発生を抑えると同時に、Ｎ２
Ｏやその他の未燃物質の発生を抑え、−層の低公害化を
図ることかできる。

また、このような流動層の制御方法によって第１燃焼炉
１３で未燃ガスを生成させてこれを燃料として燃焼部２
Ｏて利用するようにすることで、簡単にＮ２Ｏの発生の
抑制に必要な高温状態を作ることかできる。

さらに、この第１燃焼部］３で発生させる未燃ガスの量
を排気ガスの一部を循環混合して酸素分圧を調整するこ
とで制御することができるとともに、流動状態の確保に
必要な気体の量も排気ガスの混入量で調整制御すること
かできる。

また、第２燃焼炉１４内の流速を第１燃焼炉１３内の流
速より高めるように制御するので、第１燃焼炉１３内の
チャーを能率良く流入させることができる。

次に、この発明の他の一実施例について、第２図により
説明する。

第２図はこの発明の流動層燃焼装置を循環形に適用した
一実施例にかかる断面構成図であり、既に説明した流動
層燃焼装置１０と同一部分には、同一番号を記しである
。

この循環形の流動層燃焼装置３０ては、排ガス出口部１
９に設けられる燃焼部２Ｏを２段燃焼の温度より高温に
保つための燃料を外部から供給するようになっており、
燃焼炉１１は仕切壁の無い一室構造となっている。そし
て、この燃焼炉１１の下部には、燃料である石炭と脱硫
剤である石灰石を供給する供給口１６が形成しである。

さらに、燃焼炉１１の下端部と上端部との間には、ホッ
トサイクロン１７が連結してあり、ガスと粒子を分離し
、カスはホットサイクロン］７の上部に排気され、分離
された粒子は燃焼炉１］に戻されて循環されるようにな
っている。

そして、これら燃焼炉１１の上部及びホットサイクロン
１７の上部かそれぞれの排ガス出口部］つとなり、この
部分か高温の燃焼部２Ｏとされる。

この燃焼部２Ｏには、外部からカスまたは液体の燃料を
供給するための供給口３１が設けられている。

なお、この燃焼炉１１ては石炭のガス化及び石灰石の焼
成たけてなくチャーの２段燃焼を行うことからホットサ
イクロン１７から排出された排気ガスの一部を循環する
ような排気ダクトはない。

また、空気供給ファン２２が設けられ、配管を介して燃
焼炉１１の底部に１次空気を、燃焼炉］１の中間部に２
次空気を、排気ガス出口部１つの燃焼部２Ｏの燃料の供
給口３１に３次空気を、さらに、ホットサイクロン１７
の底部に循環粒子搬送空気をそれぞれ供給するようにな
っている。

次に、このような循環形の流動層燃焼装置３０の動作と
ともに、燃焼制御方法について説明する。

燃焼炉１１ては、下部で空気供給ファン２２がら供給さ
れる１次空気によって燃料である石炭と石灰石のガス化
及び焼成か行われるとともに、中間部で空気供給ファン
２２から供給される２次空気によってチャーとＣａＯ及
びホットサイクロン１７て分離された循環灰を高速で吹
上げながら８５０℃程度で２段燃焼を行う。

この結果、２段燃焼による燃焼温度は８５０℃程度であ
り、脱硫に適した温度あることから炉内同時脱硫か効率
良（行われるとともに、燃焼温度が８５０℃程度と低い
ことからＮＯｘの生成も抑制される。

こうして燃焼部１１で２段燃焼されたガスか上部の燃焼
部２Ｏに送られる。

この排気ガス出口部１９の燃焼部２Ｏは２段燃焼部より
高温の完全燃焼域となる部分であり、未燃焼ガスなどが
空気供給ファン２２からの３次空気と燃料の供給口３１
から供給されるガスまたは油なとの燃料によって空気過
剰状態で完全燃焼され、内部の温度か９５０〜１１００
℃程度、好ましくはＮＯｘの発生抑制から９５０〜１０
００℃程度に保持される。

この結果、燃焼部２Ｏ内が高温となり、Ｎ２Ｏの発生か
抑制されるとともに、従来から使用されている他の燃焼
装置に比べ燃焼部２Ｏの燃焼温度か低いので、ＮＯｘの
発生自体も抑制される。

したがって、このような循環形の流動層燃焼装置３０に
よれば、ＳＯｘやＮＯｘの発生を抑えると同時に、Ｎ２
Ｏやその他の未燃物質の発生を抑え、−層の低公害化を
図ることかできる。

また、このような流動層の制御方法によって燃焼部２Ｏ
の燃料の供給口３１に供給する燃料を制御してその内部
温度を９５０〜１１００℃程度に保持することで、簡単
にＮ２Ｏの発生の抑制に必要な高温状態を作ることかで
きる。

また、燃焼部２Ｏに外部から燃料を供給するたけて従来
の流動層燃焼装置の一層の低公害化を図ることができる
。

なお、上記実施例では、循環形の流動層に適用した場合
で説明したか、ハブリンク形のものにも同様に適用する
ことかできる。

また、この発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素に種
々の変更を加えることかできることは言うまでもない。

［発明の効果］ 以上、実施例とともに具体的に説明したようにこの発明
の流動層燃焼装置及びその制御方法によれば、次の効果
がある。

■　流動層燃焼炉の２段燃焼を８５０°Ｃ以下で行わせ
、二の流動層燃焼炉の排カス出口部に燃焼部を形成して
２段燃焼温度より高い９５０〜１１００℃程度の温度で
完全燃焼させるようにしたので、排ガス中に含まれるＮ
２Ｏを完全燃焼による高温によって発生を抑制すること
かでき、−層の低公害化を図ることができる。

■　流動層燃焼炉の排ガス出口部の燃焼部で２段燃焼温
度より高い温度にするための燃料を、燃焼炉を２分割し
た一方の燃焼炉への供給空気の酸素分圧を調整して得た
未燃焼ガスを利用するようにしたので、別に燃料を供給
する必要かなく、Ｎ２Ｏの発生の抑制に必要な９５０〜
］、　１．００℃の高温域を簡単に得ることかできる。

■　燃焼炉を２分割し、他方の燃焼炉の炉内流速を高め
るようにしたので、一方の燃焼炉からのチャーの流入を
促進して２段燃焼することかでき、８５０℃以下の温度
による２段燃焼でＳＯＸ及びＮＯＸの発生の抑制かでき
るとともに、燃焼部の９５０〜１１００℃の高温域によ
ってＮ２Ｏの発生を抑制することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の流動層燃焼装置を循環形に適用した
一実施例にかかる断面構成図である。 第２図はこの発明の流動層燃焼装置を循環形に適用した
他の一実施例にかかる断面構成図である。 １０．２Ｏ　　流動層燃焼装置、 １１、燃焼炉、１２・仕切壁、］３．第１燃焼炉、１４
、第２燃焼炉、１５　連通孔、１６・供給口、１７・ホ
ットサイクロン、１８：冷却器、１つ排ガス出口部、２
Ｏ　燃焼部、２１・排気ガス循環ファン、２２．空気供
給ファン、２３：集しん器、３１．供給口。 出願人　　石川島播磨重工業株式会社

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）１次空気と２次空気による８５０℃以下の２段燃
   焼でＮＯ＿ｘの発生を抑制して燃焼させる流動層燃焼炉
   と、この流動層燃焼炉の排ガス出口部に設けられ前記２
   段燃焼温度より高い９５０〜１１００℃で完全燃焼させ
   てＮ＿２Ｏの発生を抑制する燃焼部とで構成したことを
   特徴とする流動層燃焼装置。
2. （２）前記流動層燃焼装置の燃焼炉を２分割し、その一
   方の燃焼炉で供給空気の酸素分圧を調整して燃料をガス
   化して前記燃焼部へ燃料として供給可能とするとともに
   、他方の燃焼炉の炉内流速を高めて前記一方の燃焼炉か
   らの流入粒子の２段燃焼を可能な構造としたことを特徴
   とする請求項１記載の流動層燃焼装置。
3. （３）流動層の燃焼を制御するに際し、流動層燃焼炉内
   で１次空気と２次空気により８５０℃以下で２段燃焼さ
   せてＮＯ＿ｘの発生を抑制し、この流動層燃焼炉の排ガ
   ス出口部で前記２段燃焼温度より高い９５０〜１１００
   ℃で完全燃焼させてＮ＿２Ｏの発生を抑制するようにし
   たことを特徴とする流動層の燃焼制御方法。
4. （４）前記燃焼炉を２分割し、その一方の燃焼炉で供給
   空気の酸素分圧を調整して燃料のガス化と流動媒体の焼
   成を行ない、他方の燃焼炉の炉内流速を一方の燃焼炉の
   炉内流速より高めて一方の燃焼炉からチャーを流入させ
   て前記２段燃焼を行わせ、これらの２つの燃焼炉の頂部
   で両方のガスに３次空気を混合しながら前記２段燃焼温
   度より高い前記温度で完全燃焼せるようにしたことを特
   徴とする請求項３記載の流動層の燃焼制御方法。