JPH069975A - 窒素含有燃料を燃焼した時の放出物の減少方法 - Google Patents
窒素含有燃料を燃焼した時の放出物の減少方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 大気圧又は加圧下での、慣用的流動床ボイラ
ー及び循環流動床ボイラーからのＮ2 Ｏ放出物を減少さ
せるための方法。 【構成】 連続的に、(a) 窒素含有燃料と、その燃料を
燃焼するための酸素含有ガスを燃焼器の燃焼段階へ供給
し、(b) 燃焼段階で約700 〜1000℃の温度を維持し、
(c) Ｃａ系硫黄吸収剤を燃焼器へ供給して煙道ガス中の
硫黄放出物を減少させ、(d) 燃焼器から煙道ガスを放出
し、(e) 反応器段階へ、Ｎ2 Ｏ分解触媒を煙道ガス中に
導入し、そして(f) Ｎ2 Ｏが分解された煙道ガスを反応
器段階から放出する、諸工程からなる。
ー及び循環流動床ボイラーからのＮ2 Ｏ放出物を減少さ
せるための方法。 【構成】 連続的に、(a) 窒素含有燃料と、その燃料を
燃焼するための酸素含有ガスを燃焼器の燃焼段階へ供給
し、(b) 燃焼段階で約700 〜1000℃の温度を維持し、
(c) Ｃａ系硫黄吸収剤を燃焼器へ供給して煙道ガス中の
硫黄放出物を減少させ、(d) 燃焼器から煙道ガスを放出
し、(e) 反応器段階へ、Ｎ2 Ｏ分解触媒を煙道ガス中に
導入し、そして(f) Ｎ2 Ｏが分解された煙道ガスを反応
器段階から放出する、諸工程からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硫黄酸化物（ＳＯ2)、
窒素酸化物（Ｎ2 Ｏ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の如き窒
素含有燃焼性化合物の燃焼によって大気中へ放出される
物を減少させる方法に関する。特に本発明は、固体燃料
等を流動床燃焼器中で燃焼させた時のそのような放出物
を減少させる方法に関する。
窒素酸化物（Ｎ2 Ｏ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の如き窒
素含有燃焼性化合物の燃焼によって大気中へ放出される
物を減少させる方法に関する。特に本発明は、固体燃料
等を流動床燃焼器中で燃焼させた時のそのような放出物
を減少させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】流動床燃焼（ＦＢＣ）は、効果的な燃焼
を与える外、効果的な硫黄酸化物及び窒素酸化物放出物
の制御を与える結果になることは知られている。固体材
料とガスとをよく混合することにより、既に低い燃焼温
度700 〜1000℃になっている流動床で効果的な燃焼が行
われる。硫黄酸化物（ＳＯ2)はこの比較的低い燃焼温度
で捕捉され、その温度は燃焼室中に燃料と共に注入され
た粉砕石灰石によるＳＯ 2 減少に最適の温度である。Ｆ
ＢＣで必要な比較的低い燃料温度は、窒素酸化物ＮＯx
、即ち、Ｎ2 Ｏ及びＮＯの形成を減少させる結果にも
なる。ＦＢＣからのＮＯx 放出物は典型的には100 〜40
0ppmの範囲にある。
を与える外、効果的な硫黄酸化物及び窒素酸化物放出物
の制御を与える結果になることは知られている。固体材
料とガスとをよく混合することにより、既に低い燃焼温
度700 〜1000℃になっている流動床で効果的な燃焼が行
われる。硫黄酸化物（ＳＯ2)はこの比較的低い燃焼温度
で捕捉され、その温度は燃焼室中に燃料と共に注入され
た粉砕石灰石によるＳＯ 2 減少に最適の温度である。Ｆ
ＢＣで必要な比較的低い燃料温度は、窒素酸化物ＮＯx
、即ち、Ｎ2 Ｏ及びＮＯの形成を減少させる結果にも
なる。ＦＢＣからのＮＯx 放出物は典型的には100 〜40
0ppmの範囲にある。
【０００３】慣用的火炎燃焼に対する流動床法の上述の
改良は、循環流動床燃焼（ＣＦＢＣ）で一層向上する。
ＣＦＢボイラー法は、同じ燃焼器で異なった燃料、即
ち、高級燃料及び低級燃料の両方を燃焼することを可能
にする外、一層よい燃焼工程制御手段を与え、ボイラー
効率の向上及び硫黄酸化物（ＳＯ2)及び窒素酸化物（Ｎ
Ｏx)放出物の制御の改良をもたらす。ＣＦＢボイラーか
らのＮＯx 放出物は150〜200ppmの範囲にある。
改良は、循環流動床燃焼（ＣＦＢＣ）で一層向上する。
ＣＦＢボイラー法は、同じ燃焼器で異なった燃料、即
ち、高級燃料及び低級燃料の両方を燃焼することを可能
にする外、一層よい燃焼工程制御手段を与え、ボイラー
効率の向上及び硫黄酸化物（ＳＯ2)及び窒素酸化物（Ｎ
Ｏx)放出物の制御の改良をもたらす。ＣＦＢボイラーか
らのＮＯx 放出物は150〜200ppmの範囲にある。
【０００４】最近、燃焼器からの亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）
の放出に注意が払われている。Ｎ2Ｏの大気中の濃度は
増大し続けており、それは大気に影響を与えるものと考
えられている。温室効果は主に大気中のＣＯ2 濃度の増
大に伴われているが、Ｎ2 Ｏの濃度はＣＯ2 濃度よりも
遥かに低いとは言え、温室効果の原因になるＮ2 Ｏの如
き強い赤外線吸収剤についての関心が現在大きくなりつ
つある。更に最近の研究によれば、Ｎ2 Ｏは同様に成層
圏オゾン層に間接的に悪影響を与えるものとされてい
る。
の放出に注意が払われている。Ｎ2Ｏの大気中の濃度は
増大し続けており、それは大気に影響を与えるものと考
えられている。温室効果は主に大気中のＣＯ2 濃度の増
大に伴われているが、Ｎ2 Ｏの濃度はＣＯ2 濃度よりも
遥かに低いとは言え、温室効果の原因になるＮ2 Ｏの如
き強い赤外線吸収剤についての関心が現在大きくなりつ
つある。更に最近の研究によれば、Ｎ2 Ｏは同様に成層
圏オゾン層に間接的に悪影響を与えるものとされてい
る。
【０００５】最近の研究は、流動床燃焼は、火炎又は粉
末石炭燃焼に比較してかなり低い水準のＮＯx 放出を達
成しているが、高い水準のＮ2 Ｏを生じているであろう
ことを示している。750 〜900 ℃の如き低い燃焼温度に
よる燃焼器でＮ2 Ｏ放出が一層高い程度で発生している
ことが報告されている。高い温度ではＮ2 Ｏの形成は問
題にならないと思われる。なぜなら、同じ温度でＮ2 Ｏ
からＮ2 への還元が高度に行われ、Ｎ2 Ｏの形成は僅か
だからである。
末石炭燃焼に比較してかなり低い水準のＮＯx 放出を達
成しているが、高い水準のＮ2 Ｏを生じているであろう
ことを示している。750 〜900 ℃の如き低い燃焼温度に
よる燃焼器でＮ2 Ｏ放出が一層高い程度で発生している
ことが報告されている。高い温度ではＮ2 Ｏの形成は問
題にならないと思われる。なぜなら、同じ温度でＮ2 Ｏ
からＮ2 への還元が高度に行われ、Ｎ2 Ｏの形成は僅か
だからである。
【０００６】燃料窒素からＮ2 Ｏの形成が行われる主な
機構と思われるものは、次のようなものであることが示
唆されている： 燃料−Ｎ−−→ＨＣＮ ＨＣＮ＋Ｏ−−→ＮＣＯ ＮＣＯ＋ＮＯ−−→Ｎ2 Ｏ
機構と思われるものは、次のようなものであることが示
唆されている： 燃料−Ｎ−−→ＨＣＮ ＨＣＮ＋Ｏ−−→ＮＣＯ ＮＣＯ＋ＮＯ−−→Ｎ2 Ｏ
【０００７】しかし、現在の所、Ｎ2 Ｏ形成の機構の詳
細は分かっていない。
細は分かっていない。
【０００８】燃焼温度と燃料の種類は、Ｎ2 Ｏ放出に影
響を与える主な因子であると思われる。試験によれば、
燃焼温度が900 ℃より高くなると放出物は著しく減少す
る。石炭の燃焼では、Ｎ2 Ｏ放出物は典型的には30〜12
0ppmv(３％のＯ2 、乾燥）の範囲にあるが、頁岩油、ピ
ート及び木質廃棄物の燃焼ではＮ2 Ｏ放出物はかなり低
く、50ppmvより低いのが典型的である。
響を与える主な因子であると思われる。試験によれば、
燃焼温度が900 ℃より高くなると放出物は著しく減少す
る。石炭の燃焼では、Ｎ2 Ｏ放出物は典型的には30〜12
0ppmv(３％のＯ2 、乾燥）の範囲にあるが、頁岩油、ピ
ート及び木質廃棄物の燃焼ではＮ2 Ｏ放出物はかなり低
く、50ppmvより低いのが典型的である。
【０００９】温度と、ＮＯx 及びＮ2 Ｏの両方の放出物
との間には強い相関関係があると思われる。燃焼操作因
子の変化は、ＮＯx とＮ2 Ｏの放出物に逆の影響を与え
る。温度を上昇させるとＮＯx を増加し、Ｎ2 Ｏを減少
する結果になる。他の因子については弱い相関関係が存
在すると思われる。しかし、燃焼室での床温度の上昇
は、ＳＯ2 を捕捉する能力の低下を起こす。段階的燃焼
は、Ｎ2 ＯとＮＯx の両方の放出物をある程度減少する
ように見えるが、一酸化炭素（ＣＯ）濃度の増大を起こ
し易い。
との間には強い相関関係があると思われる。燃焼操作因
子の変化は、ＮＯx とＮ2 Ｏの放出物に逆の影響を与え
る。温度を上昇させるとＮＯx を増加し、Ｎ2 Ｏを減少
する結果になる。他の因子については弱い相関関係が存
在すると思われる。しかし、燃焼室での床温度の上昇
は、ＳＯ2 を捕捉する能力の低下を起こす。段階的燃焼
は、Ｎ2 ＯとＮＯx の両方の放出物をある程度減少する
ように見えるが、一酸化炭素（ＣＯ）濃度の増大を起こ
し易い。
【００１０】米国特許第5,043,150 号に示唆されている
Ｎ2 Ｏ放出物を減少させる一つの方法は、煙道ガスの温
度に等しいか又はそれより高い温度で水素ラジカルを形
成することができる添加物を与えることにより煙道ガス
に水素ラジカルを添加することである。水素ラジカルは
均一なガス反応、 （Ａ） Ｎ2 Ｏ＋Ｈ−−→Ｎ2 ＋ＯＨ によりＮ2 Ｏを効果的に破壊する。
Ｎ2 Ｏ放出物を減少させる一つの方法は、煙道ガスの温
度に等しいか又はそれより高い温度で水素ラジカルを形
成することができる添加物を与えることにより煙道ガス
に水素ラジカルを添加することである。水素ラジカルは
均一なガス反応、 （Ａ） Ｎ2 Ｏ＋Ｈ−−→Ｎ2 ＋ＯＨ によりＮ2 Ｏを効果的に破壊する。
【００１１】水素ラジカルを与える添加物は、メタン、
液化石油ガス、油、アルコール、熱分解器ガス、又は気
化器ガスである。水素ラジカルの形成は温度が高い程都
合がよい。煙道ガス温度を上昇させることにより、反応
（Ａ）の速度も増大し、Ｎ2Ｏの迅速な破壊を達成する
ことができることは明らかである。
液化石油ガス、油、アルコール、熱分解器ガス、又は気
化器ガスである。水素ラジカルの形成は温度が高い程都
合がよい。煙道ガス温度を上昇させることにより、反応
（Ａ）の速度も増大し、Ｎ2Ｏの迅速な破壊を達成する
ことができることは明らかである。
【００１２】米国特許第5,048,432 号、欧州特許出願Ｅ
Ｐ 0 406 185、ドイツ特許出願ＤＥ39 33 286は、全て
Ｎ2 Ｏ放出物を減少させるため、煙道ガスの温度を900
℃より高い水準へ上昇させることを示唆している。
Ｐ 0 406 185、ドイツ特許出願ＤＥ39 33 286は、全て
Ｎ2 Ｏ放出物を減少させるため、煙道ガスの温度を900
℃より高い水準へ上昇させることを示唆している。
【００１３】潜在的にＮ2 Ｏ放出物に影響を与える他の
因子も研究されており、例えば、過剰空気の増加、アン
モニアの注入、フライアッシュの再循環、ＣＯ濃度、及
び石灰石の添加などが研究されている。或る研究では、
上述の因子のＮ2 Ｏ放出物を減少するか又は増大する僅
かな効果を示しているが、明確な状況は得られていな
い。例えば、Ｎ2 Ｏはか焼石灰石ＣａＯの表面で分解す
ることが見出されているが、同時にＮＯ放出物が増加す
る。一方、Ｎ2 ＯはＣａＳＯx 表面でのＮＯ還元から生
じ、ＣａＳＯx はＳＯ2 のＣａＯによる還元により形成
され、Ｃa/Ｓ比が大きくなる程、ＣａＳＯ4 上でのＮＯ
還元は高度になることも報告されている。従って、現在
までの所、ボイラー石灰石の添加による放出物に対する
影響については明確な結論は出されていない。
因子も研究されており、例えば、過剰空気の増加、アン
モニアの注入、フライアッシュの再循環、ＣＯ濃度、及
び石灰石の添加などが研究されている。或る研究では、
上述の因子のＮ2 Ｏ放出物を減少するか又は増大する僅
かな効果を示しているが、明確な状況は得られていな
い。例えば、Ｎ2 Ｏはか焼石灰石ＣａＯの表面で分解す
ることが見出されているが、同時にＮＯ放出物が増加す
る。一方、Ｎ2 ＯはＣａＳＯx 表面でのＮＯ還元から生
じ、ＣａＳＯx はＳＯ2 のＣａＯによる還元により形成
され、Ｃa/Ｓ比が大きくなる程、ＣａＳＯ4 上でのＮＯ
還元は高度になることも報告されている。従って、現在
までの所、ボイラー石灰石の添加による放出物に対する
影響については明確な結論は出されていない。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、流動床ボイラ
ーからのＮ2 Ｏ放出物は50〜200ppmの水準にあり、即ち
希望の水準よりも高いことが知られている。従って、本
発明により、大気圧又は加圧下での、慣用的流動床ボイ
ラー及び循環流動床ボイラーからのＮ2 Ｏ放出物を減少
させるための方法を与える。本発明による方法は、煙道
ガス中のＣＯを分解し、流動床ボイラーからの煙道ガス
中のＳＯ2 減少を向上することができる。本発明の方法
は、煙道ガス中のＮ2 Ｏ、ＳＯ2 、及びＣＯを同時に減
少し、それによって流動床燃焼器系の環境的特性を改良
する。
ーからのＮ2 Ｏ放出物は50〜200ppmの水準にあり、即ち
希望の水準よりも高いことが知られている。従って、本
発明により、大気圧又は加圧下での、慣用的流動床ボイ
ラー及び循環流動床ボイラーからのＮ2 Ｏ放出物を減少
させるための方法を与える。本発明による方法は、煙道
ガス中のＣＯを分解し、流動床ボイラーからの煙道ガス
中のＳＯ2 減少を向上することができる。本発明の方法
は、煙道ガス中のＮ2 Ｏ、ＳＯ2 、及びＣＯを同時に減
少し、それによって流動床燃焼器系の環境的特性を改良
する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の一般的態様によ
れば、流動床燃焼器中で窒素含有燃料を燃焼することに
よる煙道ガス中のＮ2 Ｏの放出を減少させる方法を与え
る。燃焼器は粒子の流動床を用いた燃焼段階を有する。
その方法は、連続的に、(a) 窒素含有燃料と、その燃料
を燃焼するための酸素含有ガスを燃焼器の燃焼段階へ供
給し、(b) 燃焼段階で約700 〜1000℃の温度を維持し、
(c) Ｃａ系硫黄吸収剤を燃焼器へ供給して煙道ガス中の
硫黄放出物を減少させ、(d) 燃焼器から煙道ガスを放出
し、(e)煙道ガスから粒子を除去し、粒子を除去した煙
道ガスを反応段階へ送り、(f) 反応器段階へ、煙道ガス
の温度を著しく上昇させることなく、Ｎ2 Ｏ分解触媒を
煙道ガス中に導入し、そして(g) Ｎ2 Ｏが分解された煙
道ガスを反応器段階から放出する、諸工程からなる。
れば、流動床燃焼器中で窒素含有燃料を燃焼することに
よる煙道ガス中のＮ2 Ｏの放出を減少させる方法を与え
る。燃焼器は粒子の流動床を用いた燃焼段階を有する。
その方法は、連続的に、(a) 窒素含有燃料と、その燃料
を燃焼するための酸素含有ガスを燃焼器の燃焼段階へ供
給し、(b) 燃焼段階で約700 〜1000℃の温度を維持し、
(c) Ｃａ系硫黄吸収剤を燃焼器へ供給して煙道ガス中の
硫黄放出物を減少させ、(d) 燃焼器から煙道ガスを放出
し、(e)煙道ガスから粒子を除去し、粒子を除去した煙
道ガスを反応段階へ送り、(f) 反応器段階へ、煙道ガス
の温度を著しく上昇させることなく、Ｎ2 Ｏ分解触媒を
煙道ガス中に導入し、そして(g) Ｎ2 Ｏが分解された煙
道ガスを反応器段階から放出する、諸工程からなる。
【００１６】工程(f) は、シデライト、アンケライト、
ＮｉＯ、ＣｕＯ、及びＭｇＯから本質的になる群から選
択された触媒を添加することにより行うのが好ましい。
石灰石（ＣａＯにか焼する）、Ｃａ（ＯＨ)2、又はＣａ
Ｏの如きカルシウム系吸収剤が好ましい。未使用のＮ2
Ｏ分解触媒を、反応器段階から排出される煙道ガスから
回収し、反応器段階（特に反応器段階が第二流動床であ
る場合）、又は燃焼器へ再循環してもよい。
ＮｉＯ、ＣｕＯ、及びＭｇＯから本質的になる群から選
択された触媒を添加することにより行うのが好ましい。
石灰石（ＣａＯにか焼する）、Ｃａ（ＯＨ)2、又はＣａ
Ｏの如きカルシウム系吸収剤が好ましい。未使用のＮ2
Ｏ分解触媒を、反応器段階から排出される煙道ガスから
回収し、反応器段階（特に反応器段階が第二流動床であ
る場合）、又は燃焼器へ再循環してもよい。
【００１７】工程(a) から(g) を１気圧よりかなり大き
い圧力下で行なってもよく、その方法は反応器段階から
排出される煙道ガスを濾過する（加圧下で）工程を更に
含んでいてもよい。ガスから濾過された粒子は、燃焼器
へ再循環してもよい。別法として、工程(g) の後で、煙
道ガスを順次、過熱器、エコノマイザー、空気予熱器、
任意的サイクロン分離器、及びバッグハウスフィルター
に通す工程を行なってもよい。反応器段階が第二流動床
である場合、工程(a) を、工程(d) の燃焼器を出る煙道
ガス中に酸化性条件を与えるため、化学量論的量より多
い酸素含有ガスを燃焼段階へ与えるように実施してもよ
い。
い圧力下で行なってもよく、その方法は反応器段階から
排出される煙道ガスを濾過する（加圧下で）工程を更に
含んでいてもよい。ガスから濾過された粒子は、燃焼器
へ再循環してもよい。別法として、工程(g) の後で、煙
道ガスを順次、過熱器、エコノマイザー、空気予熱器、
任意的サイクロン分離器、及びバッグハウスフィルター
に通す工程を行なってもよい。反応器段階が第二流動床
である場合、工程(a) を、工程(d) の燃焼器を出る煙道
ガス中に酸化性条件を与えるため、化学量論的量より多
い酸素含有ガスを燃焼段階へ与えるように実施してもよ
い。
【００１８】本発明の一つの詳細な特徴によれば、流動
床燃焼器中での窒素含有燃料の燃焼により煙道ガス中の
Ｎ2 Ｏの放出を減少させる方法が与えられる。粒子の第
一流動床を有する燃焼段階を、流動床燃焼器中に構成す
る。窒素含有燃料及び酸素含有ガスを、燃焼段階で約70
0 〜1000℃の温度を維持しながら、燃焼器の燃焼段階で
燃料を燃焼するために供給する。燃料を燃焼するために
空気／燃料化学量論比が１より大きくなる過剰の酸素含
有ガスを導入するのが好ましいであろう（即ち、酸素含
有ガスを燃焼段階中に、残留酸素を含有する煙道ガスを
生ずる量で注入する）。未か焼石灰石、か焼石灰石（Ｃ
ａＯ）、又はＣa(ＯＨ)2の如きＣａ系硫黄吸収剤を煙道
ガス中の硫黄放出物を減少させるために燃焼器へ供給す
る。煙道ガスは燃焼器から排出される。排出された煙道
ガスを粒子の第二流動床を有する流動床反応器中へ導入
し、Ｃａ系吸収剤を流動床反応器中へ供給し、煙道ガス
中のＮ2 Ｏの分解に対し触媒作用を及ぼし、煙道ガス中
の残留ＳＯ2 の減少を行わせる。吸収剤と煙道ガスとの
良好な混合は流動床反応器中で達成される。これによっ
てＮ2 Ｏ分解、ＳＯ2 減少及びＣＯ酸化を促進し、然る
後、粒子を煙道ガスから分離する。
床燃焼器中での窒素含有燃料の燃焼により煙道ガス中の
Ｎ2 Ｏの放出を減少させる方法が与えられる。粒子の第
一流動床を有する燃焼段階を、流動床燃焼器中に構成す
る。窒素含有燃料及び酸素含有ガスを、燃焼段階で約70
0 〜1000℃の温度を維持しながら、燃焼器の燃焼段階で
燃料を燃焼するために供給する。燃料を燃焼するために
空気／燃料化学量論比が１より大きくなる過剰の酸素含
有ガスを導入するのが好ましいであろう（即ち、酸素含
有ガスを燃焼段階中に、残留酸素を含有する煙道ガスを
生ずる量で注入する）。未か焼石灰石、か焼石灰石（Ｃ
ａＯ）、又はＣa(ＯＨ)2の如きＣａ系硫黄吸収剤を煙道
ガス中の硫黄放出物を減少させるために燃焼器へ供給す
る。煙道ガスは燃焼器から排出される。排出された煙道
ガスを粒子の第二流動床を有する流動床反応器中へ導入
し、Ｃａ系吸収剤を流動床反応器中へ供給し、煙道ガス
中のＮ2 Ｏの分解に対し触媒作用を及ぼし、煙道ガス中
の残留ＳＯ2 の減少を行わせる。吸収剤と煙道ガスとの
良好な混合は流動床反応器中で達成される。これによっ
てＮ2 Ｏ分解、ＳＯ2 減少及びＣＯ酸化を促進し、然る
後、粒子を煙道ガスから分離する。
【００１９】上に詳細に記述した方法は、Ｎ2 Ｏを分解
するために石灰石の如きＣａ系吸収剤を用いるのが好ま
しい。Ｃａ系吸収剤は流動床燃焼器中にも導入され、そ
こで約700 〜1000℃の燃焼温度で酸化性条件下で燃焼及
び初期ＳＯ2 の捕捉が行われる。然る後、燃焼器から排
出された煙道ガスは、後のガス清浄化段階のために流動
床反応器中へ冷却されずに導入されるのが好ましい。石
灰石（ＣａＣＯ3)、Ｃa(ＯＨ)2、又はＣａＯの如きＣａ
系吸収剤を反応器中に導入し、それによってＣａＣＯ3
を入口で800 ℃より高い温度でか焼し、Ｃa(ＯＨ)2は既
に700 ℃より高い温度でか焼される。反応器中、床材料
としてＣａ系吸収剤を用い、新しいＣａＯ吸収剤が煙道
ガス中に混合された時、Ｎ2 Ｏの還元が行われる。Ｃａ
Ｏ表面は、燃焼器からの煙道ガス中に残留するＣＯの酸
化に対しても効果的に触媒作用を及ぼす。
するために石灰石の如きＣａ系吸収剤を用いるのが好ま
しい。Ｃａ系吸収剤は流動床燃焼器中にも導入され、そ
こで約700 〜1000℃の燃焼温度で酸化性条件下で燃焼及
び初期ＳＯ2 の捕捉が行われる。然る後、燃焼器から排
出された煙道ガスは、後のガス清浄化段階のために流動
床反応器中へ冷却されずに導入されるのが好ましい。石
灰石（ＣａＣＯ3)、Ｃa(ＯＨ)2、又はＣａＯの如きＣａ
系吸収剤を反応器中に導入し、それによってＣａＣＯ3
を入口で800 ℃より高い温度でか焼し、Ｃa(ＯＨ)2は既
に700 ℃より高い温度でか焼される。反応器中、床材料
としてＣａ系吸収剤を用い、新しいＣａＯ吸収剤が煙道
ガス中に混合された時、Ｎ2 Ｏの還元が行われる。Ｃａ
Ｏ表面は、燃焼器からの煙道ガス中に残留するＣＯの酸
化に対しても効果的に触媒作用を及ぼす。
【００２０】Ｎ2 Ｏの分解の外に、700 〜1000℃で反応
器中で残留ＳＯ2 の還元が行われる。反応器には流動化
粒子の高度に乱流状の床が与えられているのが好まし
く、反応器中のガス速度は、例えば約３〜10m/s である
のに対し、燃焼器中の速度は通常約１〜６m/s である。
器中で残留ＳＯ2 の還元が行われる。反応器には流動化
粒子の高度に乱流状の床が与えられているのが好まし
く、反応器中のガス速度は、例えば約３〜10m/s である
のに対し、燃焼器中の速度は通常約１〜６m/s である。
【００２１】循環流動床反応器中で燃料を燃焼した時、
煙道ガスは第一粒子分離器を経て流動床反応器中の後の
清浄化段階へ送られる。固体粒子は第一粒子分離器で煙
道ガス懸濁物から分離し、その分離器は、例えばサイク
ロン又は或る他の型の粒子分離器でもよい。然る後、粒
子を燃焼器の下方部分中に再導入し、燃焼器中に粒子の
循環床を維持する。
煙道ガスは第一粒子分離器を経て流動床反応器中の後の
清浄化段階へ送られる。固体粒子は第一粒子分離器で煙
道ガス懸濁物から分離し、その分離器は、例えばサイク
ロン又は或る他の型の粒子分離器でもよい。然る後、粒
子を燃焼器の下方部分中に再導入し、燃焼器中に粒子の
循環床を維持する。
【００２２】煙道ガスを更に清浄化するのに用いられる
流動床反応器には、反応器から排出された煙道ガス懸濁
物から粒子を分離するための第二粒子分離器が与えられ
ている。第二粒子分離器中で分離された粒子は反応器中
へ再導入してもよく、それによって床の総量を維持し、
然も、反応器中に循環流動床を確立する。第二粒子分離
器で分離器された粒子の一部分、即ち吸収剤材料も燃焼
器の下方部分に導入してもよく、或は別法として、第一
粒子分離器へ導入してもよい。それによって燃焼器で必
要なＣａ系吸収剤の一部、又は或る条件下では全てをか
焼反応のために反応器中へ先ず導入し、そこから燃焼器
へ導入してもよい。
流動床反応器には、反応器から排出された煙道ガス懸濁
物から粒子を分離するための第二粒子分離器が与えられ
ている。第二粒子分離器中で分離された粒子は反応器中
へ再導入してもよく、それによって床の総量を維持し、
然も、反応器中に循環流動床を確立する。第二粒子分離
器で分離器された粒子の一部分、即ち吸収剤材料も燃焼
器の下方部分に導入してもよく、或は別法として、第一
粒子分離器へ導入してもよい。それによって燃焼器で必
要なＣａ系吸収剤の一部、又は或る条件下では全てをか
焼反応のために反応器中へ先ず導入し、そこから燃焼器
へ導入してもよい。
【００２３】本発明は、慣用的燃焼及び単一の流動床反
応器でのＳＯ2 捕捉に対する次の改良を与える：
応器でのＳＯ2 捕捉に対する次の改良を与える：
【００２４】− ＳＯ2 放出物は、ＦＢＣからの煙道ガ
スの既に幾らか低くなった放出物水準から更に減少して
いる。反応器中、煙道ガスは、新しい高度に未スルホン
化ＣａＯとの接触により更に清浄化され、急速なＳＯ2
の一層の減少を与える結果になる。
スの既に幾らか低くなった放出物水準から更に減少して
いる。反応器中、煙道ガスは、新しい高度に未スルホン
化ＣａＯとの接触により更に清浄化され、急速なＳＯ2
の一層の減少を与える結果になる。
【００２５】− Ｎ2 Ｏ放出物は減少する。その場でか
焼された新しいＣａ系吸収剤はＮ2Ｏ分解反応のための
非常に効果的な触媒として働く。 Ｎ2 Ｏ（＋ＣａＯ触媒）−−−→Ｎ2 ＋1/2 Ｏ2 この反応は速く、触媒がない熱分解反応よりも遥かに低
い温度で行われる、即ち、 Ｎ2 Ｏ＋Ｍ−−−→Ｎ2 ＋Ｏ＋Ｍ ＣａＯは通常の流動床中に存在するＳｉＯ2(砂）、又は
部分的に硫酸化した石灰（ＣａＳＯ4)よりも遥かに効果
的な触媒である。接触Ｎ2 Ｏ分解は、燃焼器中の高度に
硫酸化されたＣａ吸収剤床中では効果的に行うことがで
きない。Ｎ2 Ｏ分解反応は、それらの反応に触媒作用を
及ぼすためには新しいＣａＯ表面を必要とする。
焼された新しいＣａ系吸収剤はＮ2Ｏ分解反応のための
非常に効果的な触媒として働く。 Ｎ2 Ｏ（＋ＣａＯ触媒）−−−→Ｎ2 ＋1/2 Ｏ2 この反応は速く、触媒がない熱分解反応よりも遥かに低
い温度で行われる、即ち、 Ｎ2 Ｏ＋Ｍ−−−→Ｎ2 ＋Ｏ＋Ｍ ＣａＯは通常の流動床中に存在するＳｉＯ2(砂）、又は
部分的に硫酸化した石灰（ＣａＳＯ4)よりも遥かに効果
的な触媒である。接触Ｎ2 Ｏ分解は、燃焼器中の高度に
硫酸化されたＣａ吸収剤床中では効果的に行うことがで
きない。Ｎ2 Ｏ分解反応は、それらの反応に触媒作用を
及ぼすためには新しいＣａＯ表面を必要とする。
【００２６】− 本発明によれば、Ｎ2 Ｏ放出物を減少
させるための以前の方法（例えば、米国特許第5,048,43
2 号）で示唆されているように、煙道ガスを加熱する必
要はない。
させるための以前の方法（例えば、米国特許第5,048,43
2 号）で示唆されているように、煙道ガスを加熱する必
要はない。
【００２７】− 煙道ガス中のＣＯ濃度は、流動床反応
器中の第二流動床中での滞留時間の増加及び良好な混合
により実質的に減少している。その上、新しいＣａＯが
次の酸化反応に対し触媒として働く： ＣＯ＋1/2 Ｏ2(＋ＣａＯ、触媒）−−−→ＣＯ2
器中の第二流動床中での滞留時間の増加及び良好な混合
により実質的に減少している。その上、新しいＣａＯが
次の酸化反応に対し触媒として働く： ＣＯ＋1/2 Ｏ2(＋ＣａＯ、触媒）−−−→ＣＯ2
【００２８】− 多量のＣａＯを燃焼段階に導入した場
合に起きるような新しいＮＯが反応器中に形成されるこ
とはなく、それによって燃料窒素から形成されたＮＨ3
は燃焼器中、 ＮＨ3(＋ＣａＯ、触媒）−−−→ＮＯ に従って、Ｏ2 の存在下で反応し、その反応はＣａＯに
よって触媒作用を受ける。燃焼器段階から流動床反応器
へ行く煙道ガスは、燃料から誘導されたかなりの量のＮ
Ｈ3 を含むことはなく、そのＮＨ3 は上記反応により反
応するであろう。
合に起きるような新しいＮＯが反応器中に形成されるこ
とはなく、それによって燃料窒素から形成されたＮＨ3
は燃焼器中、 ＮＨ3(＋ＣａＯ、触媒）−−−→ＮＯ に従って、Ｏ2 の存在下で反応し、その反応はＣａＯに
よって触媒作用を受ける。燃焼器段階から流動床反応器
へ行く煙道ガスは、燃料から誘導されたかなりの量のＮ
Ｈ3 を含むことはなく、そのＮＨ3 は上記反応により反
応するであろう。
【００２９】− 本発明による燃焼は、煙道ガス中にＮ
Ｈ3 が生じないように空気／燃料の化学量論的比率が１
より大きくなるように行うことができる。燃焼器での化
学量論比を超えた条件は、同様に充分なＳＯ2 の減少に
最適である。
Ｈ3 が生じないように空気／燃料の化学量論的比率が１
より大きくなるように行うことができる。燃焼器での化
学量論比を超えた条件は、同様に充分なＳＯ2 の減少に
最適である。
【００３０】低い負荷では、反応器の煙道ガス温度は石
灰石（ＣａＣＯ3)のか焼温度より低くてもよい。その場
合には、燃料は、石灰石のか焼を行うのに充分な高さに
温度を上昇させるため、反応器の導入端に導入し、そこ
で燃焼させてもよい。それによってＣａＯが生じ、それ
はＮ2 Ｏの分解及びＳＯ2 の減少を促進する活性成分で
ある。石灰石のか焼は大気圧条件で800 ℃より高い温度
を必要とする。加圧装置では、温度は幾らか高くなる必
要がある。
灰石（ＣａＣＯ3)のか焼温度より低くてもよい。その場
合には、燃料は、石灰石のか焼を行うのに充分な高さに
温度を上昇させるため、反応器の導入端に導入し、そこ
で燃焼させてもよい。それによってＣａＯが生じ、それ
はＮ2 Ｏの分解及びＳＯ2 の減少を促進する活性成分で
ある。石灰石のか焼は大気圧条件で800 ℃より高い温度
を必要とする。加圧装置では、温度は幾らか高くなる必
要がある。
【００３１】本発明の主たる目的は、流動床燃焼器から
のＮ2 Ｏ汚染物の量を効果的に減少させ、更に任意にＳ
Ｏ2 及びＣＯ放出物を減少させることにある。本発明の
この目的及び他の目的は、本発明の詳細な記述の検討及
び請求の範囲から明らかになるであろう。
のＮ2 Ｏ汚染物の量を効果的に減少させ、更に任意にＳ
Ｏ2 及びＣＯ放出物を減少させることにある。本発明の
この目的及び他の目的は、本発明の詳細な記述の検討及
び請求の範囲から明らかになるであろう。
【００３２】本発明の好ましい態様が図１に概略的に示
されており、この場合、固体燃料材料を循環流動床燃焼
器10で燃焼する。燃焼器10は、粒子の流動床14の入った
燃焼室12を有し、その燃焼室は燃料のための入口16、二
次及び三次の空気のための入口18、20、及び煙道ガス中
のＳＯ2 を減少させるための石灰石、石灰等の如き吸収
剤材料のための入口22を有する。流動床用空気は、ウィ
ンドボックス26から底板24を通って燃焼室12中に導入す
る。空気は床を流動化し、固体流動床の一部分を運ぶの
に充分な大きさの圧力及び流速（例えば、約１〜６m/s)
で反応室へ導入する。
されており、この場合、固体燃料材料を循環流動床燃焼
器10で燃焼する。燃焼器10は、粒子の流動床14の入った
燃焼室12を有し、その燃焼室は燃料のための入口16、二
次及び三次の空気のための入口18、20、及び煙道ガス中
のＳＯ2 を減少させるための石灰石、石灰等の如き吸収
剤材料のための入口22を有する。流動床用空気は、ウィ
ンドボックス26から底板24を通って燃焼室12中に導入す
る。空気は床を流動化し、固体流動床の一部分を運ぶの
に充分な大きさの圧力及び流速（例えば、約１〜６m/s)
で反応室へ導入する。
【００３３】燃焼室12は、運ばれた固体粒子を含む煙道
ガスのための出口28を有する。煙道ガスはサイクロン分
離器30送り、そこで固体粒子をガスから分離する。清浄
になったガスはガス排出開口ダクト32を通って排出さ
れ、サイクロン30中でガスから分離された粒子は垂直戻
りダクト34を通って下方へ送られ、燃焼室12の下方部分
中へ戻す。
ガスのための出口28を有する。煙道ガスはサイクロン分
離器30送り、そこで固体粒子をガスから分離する。清浄
になったガスはガス排出開口ダクト32を通って排出さ
れ、サイクロン30中でガスから分離された粒子は垂直戻
りダクト34を通って下方へ送られ、燃焼室12の下方部分
中へ戻す。
【００３４】清浄になったガスはガス排出開口32からガ
ス通路36へ送り、そのガス通路は燃焼室10と反応器段
階、特に流動床反応器38（即ち、第二流動床）とを接続
している。反応器38は、第二の粒子流動床42の入った反
応器40を有する。反応器室40は混合室44を構成する下方
部分と、ライザー(riser)46 を構成する上方部分とを有
する。石灰又は石灰石の如き吸収剤材料のための入口48
が、Ｎ2 Ｏ分解に触媒作用を及ぼし、そして煙道ガス中
の残留ＳＯ2 の減少を行わせるため、混合室44に設けら
れている。付加的燃料及び酸素含有ガスのための入口5
0、52が、もし必要ならば、吸収剤材料のか焼のために
反応器38中の温度を上昇させるため、混合室44の最も下
の部分に与えられていてもよいが、本発明によれば、煙
道ガスを実質的に加熱することなくＮ2 Ｏ放出物を減少
させることが望ましい。
ス通路36へ送り、そのガス通路は燃焼室10と反応器段
階、特に流動床反応器38（即ち、第二流動床）とを接続
している。反応器38は、第二の粒子流動床42の入った反
応器40を有する。反応器室40は混合室44を構成する下方
部分と、ライザー(riser)46 を構成する上方部分とを有
する。石灰又は石灰石の如き吸収剤材料のための入口48
が、Ｎ2 Ｏ分解に触媒作用を及ぼし、そして煙道ガス中
の残留ＳＯ2 の減少を行わせるため、混合室44に設けら
れている。付加的燃料及び酸素含有ガスのための入口5
0、52が、もし必要ならば、吸収剤材料のか焼のために
反応器38中の温度を上昇させるため、混合室44の最も下
の部分に与えられていてもよいが、本発明によれば、煙
道ガスを実質的に加熱することなくＮ2 Ｏ放出物を減少
させることが望ましい。
【００３５】煙道ガスを流動化用ガスとして混合室44中
に比較的大きな流速、例えば、約３〜10m/s 、好ましく
は５m/s より大きな流速で、即ち、反応器中の吸収剤床
を流動化し、吸収剤とガスとを激しく混合し、煙道ガス
と共に固体粒子の一部分を運び去るのに充分な大きさの
速度で導入する。
に比較的大きな流速、例えば、約３〜10m/s 、好ましく
は５m/s より大きな流速で、即ち、反応器中の吸収剤床
を流動化し、吸収剤とガスとを激しく混合し、煙道ガス
と共に固体粒子の一部分を運び去るのに充分な大きさの
速度で導入する。
【００３６】反応器室40は、同伴された固体粒子を含む
煙道ガスのための出口54を有する。煙道ガス懸濁物はサ
イクロン分離器56へ送り、そこで固体吸収剤粒子をガス
から分離する。清浄になったガスはガス排出開口ダクト
58を通って放出する。ガスから分離された粒子は垂直な
ダクト60を通り、ダクト62を通って下方へ送り、混合室
44中へ戻し、反応器室40中の床を維持する。粒子は、ダ
クト60及びダクト64を通りサイクロン30中へ送ってもよ
く、又は更にダクト66を通り、燃焼室12の下方部分へ送
り、反応器38からの使用済み又は新たに導入された吸収
剤材料の幾らかを燃焼器10中へ排出してもよい。粒子
は、直接混合室44から導管65を通りサイクロン30へ排出
してもよい。
煙道ガスのための出口54を有する。煙道ガス懸濁物はサ
イクロン分離器56へ送り、そこで固体吸収剤粒子をガス
から分離する。清浄になったガスはガス排出開口ダクト
58を通って放出する。ガスから分離された粒子は垂直な
ダクト60を通り、ダクト62を通って下方へ送り、混合室
44中へ戻し、反応器室40中の床を維持する。粒子は、ダ
クト60及びダクト64を通りサイクロン30中へ送ってもよ
く、又は更にダクト66を通り、燃焼室12の下方部分へ送
り、反応器38からの使用済み又は新たに導入された吸収
剤材料の幾らかを燃焼器10中へ排出してもよい。粒子
は、直接混合室44から導管65を通りサイクロン30へ排出
してもよい。
【００３７】清浄なガスは、流動床反応器38と対流領域
（convection section）70とを接続するガス通路68中へ
ガス排出開口58を通って送り込むのが望ましい。熱移動
表面72が対流領域中に構成されている。ガス出口74が、
フライアッシュ出口76と同様、対流領域70の底部分に構
成されている。
（convection section）70とを接続するガス通路68中へ
ガス排出開口58を通って送り込むのが望ましい。熱移動
表面72が対流領域中に構成されている。ガス出口74が、
フライアッシュ出口76と同様、対流領域70の底部分に構
成されている。
【００３８】図１，の態様の操作で、化学量論比を超え
た条件を持つ燃焼を約700 〜1000℃の比較的低い温度
で、例えば、約850 ℃の石炭燃焼により燃焼室12中で行
う。この温度では達成されるＮＯ2 形成は少なく、石灰
による最大の硫黄捕捉が行われる。空気は、段階的燃焼
及び最小のＮＯx の形成を達成するため、異なった高さ
で導入してもよい。少量のＳＯ2 及び同伴された粒子と
同様、残留酸素及びＮ2Ｏを含有する煙道ガスを、ガス
出口28を通ってサイクロン30中へ排出する。未反応吸収
剤を含む床粒子を煙道ガスから分離し、燃焼室12中へ再
循環する。
た条件を持つ燃焼を約700 〜1000℃の比較的低い温度
で、例えば、約850 ℃の石炭燃焼により燃焼室12中で行
う。この温度では達成されるＮＯ2 形成は少なく、石灰
による最大の硫黄捕捉が行われる。空気は、段階的燃焼
及び最小のＮＯx の形成を達成するため、異なった高さ
で導入してもよい。少量のＳＯ2 及び同伴された粒子と
同様、残留酸素及びＮ2Ｏを含有する煙道ガスを、ガス
出口28を通ってサイクロン30中へ排出する。未反応吸収
剤を含む床粒子を煙道ガスから分離し、燃焼室12中へ再
循環する。
【００３９】サイクロン30からの煙道ガスを流動化用ガ
スとして流動床反応器38中へ導入する。シデライト、ア
ンケライト、ＮｉＯ、ＣｕＯ、又はＭｇＯの如きＮ2 Ｏ
分解用材料、好ましくは石灰、石灰石、又はＣａ（Ｏ
Ｈ)2の如きＣａ系吸収剤を混合室44中の煙道ガス中へ混
合する。吸収剤は熱い煙道ガス流中でか焼され、Ｃａ系
吸収剤が用いられた場合、Ｎ2 Ｏ分解反応に触媒作用を
及ぼすその場で形成されたＣａＯを与える。低い負荷で
は、燃料及び酸素又は空気を、石灰石のか焼に充分な水
準まで中の温度を上昇させるため、混合室44中で燃焼さ
せなければならないことがある。新しい吸収剤と残留Ｓ
Ｏ2 との反応が行われ、ＳＯ2 放出物を最低水準まで減
少する。
スとして流動床反応器38中へ導入する。シデライト、ア
ンケライト、ＮｉＯ、ＣｕＯ、又はＭｇＯの如きＮ2 Ｏ
分解用材料、好ましくは石灰、石灰石、又はＣａ（Ｏ
Ｈ)2の如きＣａ系吸収剤を混合室44中の煙道ガス中へ混
合する。吸収剤は熱い煙道ガス流中でか焼され、Ｃａ系
吸収剤が用いられた場合、Ｎ2 Ｏ分解反応に触媒作用を
及ぼすその場で形成されたＣａＯを与える。低い負荷で
は、燃料及び酸素又は空気を、石灰石のか焼に充分な水
準まで中の温度を上昇させるため、混合室44中で燃焼さ
せなければならないことがある。新しい吸収剤と残留Ｓ
Ｏ2 との反応が行われ、ＳＯ2 放出物を最低水準まで減
少する。
【００４０】反応器10の流動床14中に導入された吸収剤
材料は、硫酸化反応及び石灰粒子の硫酸塩含有量が高い
ため、ＣａＯ粒子の周りの反応したＣａＳＯ4 の層によ
り不活性化され、そのため触媒反応のための吸収剤の最
適の利用が妨げられる。一方流動床反応器38では、そこ
に導入された新しい吸収剤材料が非常に活性であり、そ
のため硫黄の捕捉が達成される。吸収剤材料は約１〜10
00μの粒径を有し、即ち、非常に大きな活性表面積を有
し、広範な硫酸塩形成により反応器38中で不活性化され
ないことが好ましい。
材料は、硫酸化反応及び石灰粒子の硫酸塩含有量が高い
ため、ＣａＯ粒子の周りの反応したＣａＳＯ4 の層によ
り不活性化され、そのため触媒反応のための吸収剤の最
適の利用が妨げられる。一方流動床反応器38では、そこ
に導入された新しい吸収剤材料が非常に活性であり、そ
のため硫黄の捕捉が達成される。吸収剤材料は約１〜10
00μの粒径を有し、即ち、非常に大きな活性表面積を有
し、広範な硫酸塩形成により反応器38中で不活性化され
ないことが好ましい。
【００４１】煙道ガス及び運ばれた粒子を出口54を通っ
てサイクロン56中へ排出し、そこで未反応及び反応した
吸収剤粒子を煙道ガスから分離する。吸収剤粒子は一部
分混合室44に再循環し、一部分は燃焼器サイクロン30又
は燃焼器10の下方部分へ再循環する。バルブ78、80、82
は、燃焼器10中への吸収剤の流れを制御する。
てサイクロン56中へ排出し、そこで未反応及び反応した
吸収剤粒子を煙道ガスから分離する。吸収剤粒子は一部
分混合室44に再循環し、一部分は燃焼器サイクロン30又
は燃焼器10の下方部分へ再循環する。バルブ78、80、82
は、燃焼器10中への吸収剤の流れを制御する。
【００４２】本発明は、図１の装置を利用し、それによ
ってＦＢＣ系からの放出物の減少を実質的に向上させる
方法を与える。燃焼条件は最少のＮＯx 放出物を達成す
るように制御する。Ｎ2 Ｏは流動床反応器中の新しいＣ
ａＯ（又は同様なもの）により触媒作用を受けた最適の
条件で分解される。そして煙道ガス中のＳＯ2 の大部分
少なくとも50％、好ましくは約70〜90％が燃焼器10中で
捕捉され、残留部分の実質的に全てが流動床反応器38中
で捕捉される。
ってＦＢＣ系からの放出物の減少を実質的に向上させる
方法を与える。燃焼条件は最少のＮＯx 放出物を達成す
るように制御する。Ｎ2 Ｏは流動床反応器中の新しいＣ
ａＯ（又は同様なもの）により触媒作用を受けた最適の
条件で分解される。そして煙道ガス中のＳＯ2 の大部分
少なくとも50％、好ましくは約70〜90％が燃焼器10中で
捕捉され、残留部分の実質的に全てが流動床反応器38中
で捕捉される。
【００４３】吸収剤材料は独立に燃焼室12及び反応器室
40中に供給してもよく、又は吸収剤の主要部分を反応器
38中でか焼し、そこから燃焼室12中へ供給してもよい。
ＳＯ 2 減少に必要な全吸収剤材料の少なくとも約10〜30
％を反応器38中へ導入し、70〜90％を燃焼器10中へ導入
するのが好ましい。
40中に供給してもよく、又は吸収剤の主要部分を反応器
38中でか焼し、そこから燃焼室12中へ供給してもよい。
ＳＯ 2 減少に必要な全吸収剤材料の少なくとも約10〜30
％を反応器38中へ導入し、70〜90％を燃焼器10中へ導入
するのが好ましい。
【００４４】図２の態様では、加圧流動床燃焼器及びそ
れに伴われる装置が与えられている。この態様では、反
応段階として第二の流動床は与えられていないが、むし
ろ反応器段階が単に開口反応室からなり、その中にＮ2
Ｏ分解を促進する触媒が注入される。図２の態様では、
図１の態様の構造に匹敵する構造は、同じ参照番号に単
に「１」を前に付けるだけで示されている。
れに伴われる装置が与えられている。この態様では、反
応段階として第二の流動床は与えられていないが、むし
ろ反応器段階が単に開口反応室からなり、その中にＮ2
Ｏ分解を促進する触媒が注入される。図２の態様では、
図１の態様の構造に匹敵する構造は、同じ参照番号に単
に「１」を前に付けるだけで示されている。
【００４５】流動床反応器110 は、圧力容器81中の粒子
流動床114 の入った燃焼室112 、圧力容器82中に構成さ
れたサイクロン分離器130 、及び戻り足134 を有し、圧
力容器84中にループシール83が構成されている。サイク
ロン130 からのガス排出ダクト136 がフィルター85に接
続されており、それは圧力容器86中に配置されている。
フィルターは支持板89により支持された垂直セラミック
フィルター管88を有する濾過室87を有する。フィルター
管88は両端が開いており、フィルター85中の上方室140
と下方室90とに連結されている。ガス排出ダクト136 が
上方室140 に接続されている。下方室90 はロート型を
しており、固体出口91を有する。圧力容器86はガス出口
92を有する。
流動床114 の入った燃焼室112 、圧力容器82中に構成さ
れたサイクロン分離器130 、及び戻り足134 を有し、圧
力容器84中にループシール83が構成されている。サイク
ロン130 からのガス排出ダクト136 がフィルター85に接
続されており、それは圧力容器86中に配置されている。
フィルターは支持板89により支持された垂直セラミック
フィルター管88を有する濾過室87を有する。フィルター
管88は両端が開いており、フィルター85中の上方室140
と下方室90とに連結されている。ガス排出ダクト136 が
上方室140 に接続されている。下方室90 はロート型を
しており、固体出口91を有する。圧力容器86はガス出口
92を有する。
【００４６】本発明により、Ｃａ系吸収剤、シデライ
ト、ＮｉＯ、ＭｇＯ等の如きＮ2 Ｏ分解触媒のための入
口148 、148 ′がガス排出ダクト136 及び（又は）反応
器段階138 の上方室140 に与えられている。これらの場
所では、煙道ガス及びＣａ吸収剤等は迅速に混合され
る。
ト、ＮｉＯ、ＭｇＯ等の如きＮ2 Ｏ分解触媒のための入
口148 、148 ′がガス排出ダクト136 及び（又は）反応
器段階138 の上方室140 に与えられている。これらの場
所では、煙道ガス及びＣａ吸収剤等は迅速に混合され
る。
【００４７】燃料及び硫黄吸収用Ｃａ系吸収剤を燃焼室
へ入口ダクト116 及び122 を通って添加する。流動化用
空気を燃焼室112 の底板124 を通って導入する。燃料が
燃焼し、硫黄の大部分が燃焼器110 の中で既に吸収剤に
より吸収される。煙道ガス及び床粒子をサイクロン130
中へ排出し、そこから分離された粒子を戻り足134 及び
ループシール83を通り燃焼室112 の底部分中へ再循環
し、燃焼器110 中の固体粒子の再循環量を維持する。
へ入口ダクト116 及び122 を通って添加する。流動化用
空気を燃焼室112 の底板124 を通って導入する。燃料が
燃焼し、硫黄の大部分が燃焼器110 の中で既に吸収剤に
より吸収される。煙道ガス及び床粒子をサイクロン130
中へ排出し、そこから分離された粒子を戻り足134 及び
ループシール83を通り燃焼室112 の底部分中へ再循環
し、燃焼器110 中の固体粒子の再循環量を維持する。
【００４８】まだ幾らかのＳＯ2 を含み、またＮ2 Ｏを
含む煙道ガスは、ガス排出ダクト136 を通ってフィルタ
ー85中の上方室140 中へ流れる。新しいＣａ系吸収剤を
ガスダクト136 自身又は上方室140 中の煙道ガス流中へ
導入する。新しく、非常に迅速に煙道ガス流中へ混合さ
れた吸収剤は非常に効果的にＳＯ2 、Ｎ2 Ｏ、及びＣＯ
と反応する。煙道ガス及び吸収剤材料はフィルター管88
中へ入る。奇麗なガスは、多孔質管88壁を通る圧力差に
より濾過室87へ流れ、出口93を通ってフィルター管88を
取り巻く圧力容器86中に入る。奇麗なガスは出口92を通
ってフィルター85を出る。
含む煙道ガスは、ガス排出ダクト136 を通ってフィルタ
ー85中の上方室140 中へ流れる。新しいＣａ系吸収剤を
ガスダクト136 自身又は上方室140 中の煙道ガス流中へ
導入する。新しく、非常に迅速に煙道ガス流中へ混合さ
れた吸収剤は非常に効果的にＳＯ2 、Ｎ2 Ｏ、及びＣＯ
と反応する。煙道ガス及び吸収剤材料はフィルター管88
中へ入る。奇麗なガスは、多孔質管88壁を通る圧力差に
より濾過室87へ流れ、出口93を通ってフィルター管88を
取り巻く圧力容器86中に入る。奇麗なガスは出口92を通
ってフィルター85を出る。
【００４９】奇麗なガスから分離された固体粒子はフィ
ルター管88を通って下方へ流れ、下方室90中に収集され
る。依然として活性なＣａ系吸収剤は少なくとも部分的
にダクト160 を通って燃焼室110 へ再循環される。出口
91を通って幾らかの固体物質が系から排出される。
ルター管88を通って下方へ流れ、下方室90中に収集され
る。依然として活性なＣａ系吸収剤は少なくとも部分的
にダクト160 を通って燃焼室110 へ再循環される。出口
91を通って幾らかの固体物質が系から排出される。
【００５０】図１に示した態様で達成されるのと同じ利
点を、加圧系に適用することができる図２の態様でも得
ることができる。
点を、加圧系に適用することができる図２の態様でも得
ることができる。
【００５１】図３の態様では、図１の態様の構造に匹敵
する構造は、同じ参照番号に「２」だけを前に付けて示
されている。この態様では、サイクロン230 から煙道ガ
スを導管236 へ排出した後、それらを反応器室240 を有
する反応器段階238 中へ送る。反応器室240 には流動床
は与えられておらず、むしろそれは触媒（カルシウム系
吸収剤、シデライト、アンケライト、ＮｉＯ、ＣｕＯ、
又はＭｇＯの如き）のための単なる混合室であり、その
触媒は導管248 、248 ′により導入される。温度の上昇
（燃焼室212 の約700 〜1000℃の水準から）を起こすこ
となく、室240中で混合した後、また僅か２秒以下の滞
留時間の後、Ｎ2 Ｏ減少の大部分が行われる。固体は系
からバックパス(backpass)中へ逃げるであろうが、600
〜700 ℃の温度が依然として存在するため、バックパス
中で反応が継続する。
する構造は、同じ参照番号に「２」だけを前に付けて示
されている。この態様では、サイクロン230 から煙道ガ
スを導管236 へ排出した後、それらを反応器室240 を有
する反応器段階238 中へ送る。反応器室240 には流動床
は与えられておらず、むしろそれは触媒（カルシウム系
吸収剤、シデライト、アンケライト、ＮｉＯ、ＣｕＯ、
又はＭｇＯの如き）のための単なる混合室であり、その
触媒は導管248 、248 ′により導入される。温度の上昇
（燃焼室212 の約700 〜1000℃の水準から）を起こすこ
となく、室240中で混合した後、また僅か２秒以下の滞
留時間の後、Ｎ2 Ｏ減少の大部分が行われる。固体は系
からバックパス(backpass)中へ逃げるであろうが、600
〜700 ℃の温度が依然として存在するため、バックパス
中で反応が継続する。
【００５２】図３の態様では、反応器段階238 の後、煙
道ガスは次に過熱器94、エコノマイザー95、空気予熱器
96、任意的サイクロン分離器254 へ流れ、次にバッグハ
ウスフィルター97へ流れる。バッグハウスフィルター97
及び任意的サイクロン分離器254 中で分離されたフライ
アッシュ及び吸収剤を再循環して、導管98を通り、反応
器238 の混合室240 及び（又は）燃焼器210 の底へ戻
す。別法として、分離器をバッグハウスフィルター97の
上流に配置し（分離器は図示されていない）、フライア
ッシュから吸収剤を分離し、吸収剤だけを導管98中へ再
循環して戻してもよい。
道ガスは次に過熱器94、エコノマイザー95、空気予熱器
96、任意的サイクロン分離器254 へ流れ、次にバッグハ
ウスフィルター97へ流れる。バッグハウスフィルター97
及び任意的サイクロン分離器254 中で分離されたフライ
アッシュ及び吸収剤を再循環して、導管98を通り、反応
器238 の混合室240 及び（又は）燃焼器210 の底へ戻
す。別法として、分離器をバッグハウスフィルター97の
上流に配置し（分離器は図示されていない）、フライア
ッシュから吸収剤を分離し、吸収剤だけを導管98中へ再
循環して戻してもよい。
【００５３】図３に示した装置は、図１に示したような
再循環床反応器よりも安価であるが、やはり効果的にＮ
2 Ｏ放出物を、ＳＯ2 及びＣＯ放出物と同様に最少にす
ることができる。
再循環床反応器よりも安価であるが、やはり効果的にＮ
2 Ｏ放出物を、ＳＯ2 及びＣＯ放出物と同様に最少にす
ることができる。
【００５４】従って、本発明により流動床反応器の煙道
ガスからＮ2 Ｏ、及び典型的にはＳＯ2 及びＣＯを除去
するための効果的方法が与えられることが分かるであろ
う。
ガスからＮ2 Ｏ、及び典型的にはＳＯ2 及びＣＯを除去
するための効果的方法が与えられることが分かるであろ
う。
【００５５】本発明を現在最も実際的で好ましい態様と
考えられるものに関連して記述してきたが、本発明は開
示した態様に限定されるものではなく、逆に請求項の範
囲及びその本質内に含まれる種々の修正及び同等物を包
含するものであることは理解されるべきである。
考えられるものに関連して記述してきたが、本発明は開
示した態様に限定されるものではなく、逆に請求項の範
囲及びその本質内に含まれる種々の修正及び同等物を包
含するものであることは理解されるべきである。
【図１】循環流動床燃焼器から排出された煙道ガスに接
続された循環流動床反応器を用いた本発明による装置の
第一の態様の例の概略図である。
続された循環流動床反応器を用いた本発明による装置の
第一の態様の例の概略図である。
【図２】図１の場合とは異なった型の反応器を用い煙道
ガスのためのセラミック管フィルターを用いた加圧循環
流動床装置を有する本発明による第二の態様の概略図で
ある。
ガスのためのセラミック管フィルターを用いた加圧循環
流動床装置を有する本発明による第二の態様の概略図で
ある。
【図３】反応器の下流に煙道ガスの異なった処理を用い
た本発明による第三の態様の概略図である。
た本発明による第三の態様の概略図である。
10 燃焼器 12 燃焼室 16 燃料入口 18 二次空気入口 22 吸収剤入口 26 ウィンドボックス 30 サイクロン分離器 40 反応器室 48 吸収剤入口 50 燃料入口 52 酸素含有ガス入口 56 サイクロン分離器 70 対流領域 72 熱移動表面 74 ガス出口
【手続補正書】
【提出日】平成５年３月２４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヤム リー アメリカ合衆国カリフォルニア州サン デ ィエゴ，ピー．オー．ボックス 85480, アフルストローム ピロパワー 気付 (72)発明者 ラグナー ルンドクビスト フィンランド国カルフラ，ピー．オー．ボ ックス 18，エイ．アフルストロム コー ポレーション 気付
Claims (15)
- 【請求項１】 粒子の流動床を用いた燃焼段階を有する
流動床燃焼器中での窒素含有燃料の燃焼からの煙道ガス
中のＮ2 Ｏの放出を減少させる方法において、連続的
に、 (a) 窒素含有燃料と、その燃料を燃焼するための酸素含
有ガスを燃焼器の燃焼段階へ供給し、 (b) 燃焼段階で約700 〜1000℃の温度を維持し、 (c) Ｃａ系硫黄吸収剤を燃焼器へ供給して煙道ガス中の
硫黄放出物を減少させ、 (d) 燃焼器から煙道ガスを放出し、 (e) 反応器段階で、Ｎ2 Ｏ分解触媒を前記煙道ガス中に
導入し、そして (f) Ｎ2 Ｏが分解された煙道ガスを反応器段階から放出
する、諸工程からなる放出物減少法。 - 【請求項２】 反応器段階から放出された煙道ガスから
未使用Ｎ2 Ｏ分解触媒を回収する工程（ｇ）を更に含む
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 工程（ｅ）を実施し、反応器段階中の条
件を維持し、反応器段階中の温度を約800 〜1000℃にす
ることを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 工程（ｄ）が、反応器から煙道ガスを放
出した後、煙道ガスから粒子を除去することも含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 工程（ｅ）を、石灰石、Ｃａ（ＯＨ)2、
及びＣａＯなどのカルシウム系吸収剤、シデライト、ア
ンケライト、ＮｉＯ、ＣｕＯ、及びＭｇＯから本質的に
なる群から選択された触媒を添加することにより行うこ
とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項６】 工程（ａ）〜（ｆ）を１気圧よりかなり
高い圧力で行い、更に反応器段階から放出された煙道ガ
スを加圧下で濾過する工程を更に含むことを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項７】 工程（ｆ）の後で、煙道ガスを順次過熱
器、エコノマイザー、空気予熱器、及びバッグハウスフ
ィルターに通す工程を更に含む請求項１に記載の方法。 - 【請求項８】 煙道ガスを、空気予熱器とバッグハウス
フィルターとの間でサイクロン分離器に通す工程を含む
請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 反応器段階中に第二の粒子流動床を確立
する工程を更に含み、煙道ガスが前記第二粒子流動床の
ための流動化用ガスの少なくとも一部分を与える請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１０】 工程（ｅ）を、第二流動床にカルシウ
ム系吸収剤を添加し、ＳＯ2 除去及びＣＯ分解も行うこ
とを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 【請求項１１】 工程（ａ）を行い、燃焼段階に化学量
論的量より多い酸素含有ガスを与え、工程（ｄ）で燃焼
器を出る煙道ガス中に酸化性条件を与えることを特徴と
する請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】 第一及び第二流動床系、流動床燃焼
系、及び流動床煙道ガス清浄化系を用いた二段階燃焼及
びガス清浄化法において、 (a) 第一流動床系に燃料を供給し、燃料をその燃焼中流
動状態に維持し、 (b) 燃料の段階的燃焼を与えるやり方で燃焼空気を供給
し、前記第一系からのＮＯx 放出物を最少にし、 (c) 前記第一系を酸化条件で操作し、燃料の実質的に完
全な燃焼を与え、 (d) Ｃａ系吸収剤を前記第一系に供給し、燃料の燃焼中
に遊離したガス状硫黄化合物の大部分を吸収させ、 (e) 前記第一系の煙道ガスから固体を分離し、 (f) 固体を分離した後の前記煙道ガスを、前記第一系か
ら流動化用ガスとして前記第二流動床系中へ導入し (g) 前記第二系中に触媒材料を導入して前記第二系中で
のＮ2 Ｏ分解に触媒作用を与え、そして (h) 前記第二系の煙道ガスから固体を分離する、諸工程
からなる二段階燃焼・ガス清浄化法。 - 【請求項１３】 流動床が循環する流動床であり、工程
（ｅ）及び（ｈ）を固体を流動床へ再循環させることに
より行うことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 【請求項１４】 工程（ｇ）を、新しいカルシウム系吸
収剤を導入してＮ2Ｏ分解に触媒作用を与え、そして煙
道ガス中の残留硫黄化合物を吸収させることにより行う
ことを特徴とする請求項12に記載の方法。 - 【請求項１５】 燃料及び酸素含有ガス、又は予熱され
たガスを第二系中へ導入することにより煙道ガスの温度
を上昇させる工程を更に含む請求項12に記載の方法。
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