JPH0745923B2

JPH0745923B2 - 流動床ボイラ

Info

Publication number: JPH0745923B2
Application number: JP63064853A
Authority: JP
Inventors: 禎彦前田; 秀彰高橋; 安正出井
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1987-03-23
Filing date: 1988-03-18
Publication date: 1995-05-17
Anticipated expiration: 2010-05-17
Also published as: JPS6479503A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は石炭等の流動燃焼を行なうための流動床ボイラ
に係り、特に脱硫用の流動床を設けた流動床ボイラに関
するものである。

［従来の技術］流動床ボイラは、よく知られているように炉体の内部に
ガス分散板を設置し、該ガス分散板の上側に流動燃焼部
を形成し、該ガス分散板の下側には空気室を形成する。
そして空気室からガス分散板を通過して吹き上げる空気
により石炭等の粒子が流動媒体と共に流動して燃焼す
る。

従来の流動床ボイラでは、この流動媒体として砂や脱硫
用の石灰石を使用しており、流動床から抜き出された流
動媒体は熱回収後廃棄されている。

別のタイプの流動床ボイラとして、石炭等の固体粒子を
燃焼させる燃焼部の上方に石灰石等の脱硫材の流動床を
形成し、燃焼流動床からのガスをこの脱硫材流動床に導
入して脱硫させるものが近年開発されている。

［発明が解決しようとする課題］石炭等の燃焼流動床中に流動媒体として石灰石を供給
し、燃焼と脱硫とを同時に行なわせるタイプのものにお
いては、脱硫の温度条件と燃焼の温度条件とが重なり合
いにくく、効率的な脱硫が行ないにくい。

また、一般に脱硫材流動床中に燃焼ガスを導入して脱硫
を行なわせる場合、固体燃料中の灰分が多いときなどに
この燃焼ガス中に含まれる粒子（アッシュ）が多くなる
と脱硫反応が妨害され、脱硫効率が低下するおそれがあ
る。即ち、アッシュにより脱硫材粒子の気孔部が閉塞さ
れSO₂やSO₃が入りにくくなる。また、脱硫生成物たるCa
SO₄はアッシュの融点を低下させるので、脱硫材粒子表
面へのアッシュ溶着が多くなり、脱硫反応が阻害される
ようになる。

［課題を解決するための手段］本発明の流動床ボイラは、燃料の流動燃焼を行なう燃焼
部と、該流動燃焼部の下流に設けられた脱硫材流動床を
形成する脱硫部と、該燃焼部と脱硫部との間に設けられ
た、燃焼部からの飛散粒子を集塵する捕集部とを備え
る。

請求項（２）の流動床ボイラは、更に、流動再燃焼部を
備える。この流動再燃焼部は前記燃焼部から流動媒体が
導入されると共に、前記捕集部から捕集した粒子が導入
される。そして、この流動再燃焼部の燃焼ガスは、前記
脱硫部の上流側及び下流側の少なくとも一方に導入され
る。

請求項（３）の流動床ボイラは、該流動再燃焼部の燃焼
ガス排出側が、前記脱硫部の上流側及び下流側の双方に
接続されており、かつ、該流動再燃焼部からのこれら双
方へのガス流通量が可変とされている。

［作用］本考案の流動床ボイラにおいて、石炭等の燃料は燃焼部
に供給されて流動燃焼する。この燃焼部中には例えば砂
などの適宜の流動媒体が供給される。燃焼部から飛散し
た未燃カーボンやアッシュ中の小径粒子の相当量は捕集
部にて集塵される。

捕集部にて粒子が捕集分離された燃焼ガスは、脱硫部に
導入され脱硫された後、例えば廃熱ボイラに送りこまれ
る。この脱硫部においては捕集部にて粒子が所要程度捕
集分離された燃焼ガスが導入されるので、アッシュによ
る脱硫反応の阻害が防止され、効率の良い脱硫反応が行
なわれる。

ところで、従来の流動床ボイラでは、流動床から飛散す
る未燃分を含む粒子はサイクロン等で捕集され、燃焼流
動床に戻されて再燃焼されるか、あるいは別に設置され
た再燃焼炉に導入されて再燃焼されているが、流動床か
ら飛散した未燃分を捕集して再燃焼炉に導入して再燃焼
させる場合、未燃分だけでは発熱量が不足し自然でき
ず、補助燃料として石炭または重油を該再燃焼炉に供給
する必要があり、石炭、重油等が無駄になるという問題
があった。

また、例えばアッシュの多い石炭などの固形燃料を燃料
として用いたときに、該アッシュ中の大径粒子が燃焼流
動床中に蓄積するため、抜き出して廃熱回収するだけで
廃棄されていた。

請求項（２）の流動床ボイラでは、燃焼部に蓄積された
大径のアッシュの多くは燃焼部中に供給される砂などの
流動媒体と共に燃焼部から抜き出されて流動再燃焼部に
送りこまれる。一方、燃焼部から飛散した未燃カーボン
やアッシュ中の小径粒子の相当量は捕集部にて集塵さ
れ、再燃焼部に送りこまれる。再燃焼部では、燃焼部か
ら送りこまれた流動媒体をそのまま流動媒体として未燃
分の再燃焼を行なう。

この再燃焼部の燃焼ガスは前記脱硫部の下流側もしくは
上流側に供給され、廃熱ボイラに送りこまれる。再燃焼
部では、燃焼部から導入されるアッシュ中の大径粒子を
含む流動媒体がそのまま流動媒体とされるから、温度が
十分に高く維持され、石炭、重油等の補助燃料を用いる
ことなく未燃分の再燃焼を行なうことができる。

特に、請求項（３）の構成により、脱硫部の上流側に供
給される再燃焼部排ガスを増減させることにより、脱硫
部に導入される排ガス中に含まれるアッシュの量や硫黄
酸化物の量を制御することができ、これにより脱硫部へ
の脱硫負荷を適正負荷に制御し、脱硫効率を向上させる
ことができる。

［実施例］以下図面を参照して実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る流動床ボイラを示す系統
図である。符号10は流動床ボイラの本体部であり、炉体
12内の底部に分散板14が設置され、該分散板14の下側が
空気室16とされ、分散板14の上側には流動燃焼を行なう
燃焼部18が形成れている。符号20は燃料（本実施例では
石炭）を供給するための配管を示す。

この炉体12内には水管22が設置され、更に上方のフリー
ボード部24では側方に開口26が設けられ、捕集部として
の慣性集塵装置28のチャンバ30内に連通されている。こ
の慣性集塵装置28は衝突板32を備え、フリーボード部24
からの燃焼ガスは該衝突板32の下側を回りこんで下流側
に流れ、このチャンバ30内において飛散粒子の慣性集塵
が行なわれる。

慣性集塵装置28は脱硫部34に接続されている。この脱硫
部34は供給管36から供給される脱硫材としての石灰石を
分散板38上にて流動させ、石灰石の流動床を形成して脱
硫を行なわせるものである。脱硫部34の下流側には第１
の廃熱ボイラ40及び第２の廃熱ボイラ42が直列的に設置
されている。符号44はこれら廃熱ボイラ40、42を接続す
るダクトであり、46は廃熱ボイラ42の通過ガスをバック
フィルターや電気集塵機等に導くためのダクトを示す。
符号48はダストコレクタであり、ロータリーバルブ50な
どの粉体排出装置及び配管52を介して灰処理装置に接続
されている。

炉体12には排出管64が接続され、流動媒体や粒径の大き
な燃焼灰が分離器63bに導入可能とされている。該分離
器63bには大径粒子の排出管63cと、小径粒子を炉体12に
戻すリサイクルライン63aが接続されている。

前記チャンバの底部には配管66を介して熱回収用の熱交
換器69が接続されている。熱交換器69の灰排出側は灰処
理装置（図示略）に接続されている。符号67はロータリ
ーバルブなどの粉体排出装置を示す。

このように構成された流動床ボイラにおいて、燃料とし
ての石炭は供給管20によって燃焼部18に導入され、空気
室16から吹き上げる空気によって流動燃焼する。燃焼ガ
スは炉体12内を上昇し、水管22と熱交換した後開口26か
ら慣性集塵装置28内に導入され、飛散粒子が所要程度捕
集される。捕集された粒子は配管66から熱交換器69に送
られ、熱回収された後、灰処理装置に送られる。一方、
燃焼ガスは脱硫部34に導入され、供給管36から供給され
る石灰石の脱硫流動床を通過する間に脱硫反応を受け、
次いで第１の廃熱ボイラ40及び第２の廃熱ボイラ42を順
次通過して熱交換した後ダクト46から流動床ボイラ外に
抜き出される。燃焼部18からは流動媒体と共に大径のア
ッシュの多くが配管64を介して抜き出され、分離器63b
にて燃焼灰及び流動媒体の中で大径のものと小径のもの
に分離され、大径のものは排出管63cを通り、熱回収後
廃棄される。また、小径のものはリサイクルライン63a
にて炉体12の燃焼部18へ戻され、流動媒体として再使用
される。

このように脱硫部34には慣性集塵装置28で飛散粒子が所
要程度捕集分離されたガスが導入されるから、アッシュ
分よる脱硫効率の低下が防止され、極めて効率の良い脱
硫反応が行なわれる。

なお、本発明においては、配管66を第１図の波線で示す
ライン66aの如く設け、慣性集塵装置28で捕集された粒
子を脱硫部34の下流側に供給し、廃熱ボイラ40又は42
（図では廃熱ボイラ42）にて熱回収するようにしても良
い。この場合、熱交換器69は不要である。

また、上記実施例では炉体12が複数個併設され、各炉体
12からの燃焼廃ガスが共通の脱硫部34に導入されている
が、１個の炉体に対し１つの脱硫部と１つの再燃焼部を
設けるようにしても良い。

第２図は本発明の他の実施例に係る流動床ボイラを示す
系統図である。第２図において、第１図における流動床
ボイラと同一部材には同一符号を付し、その説明を省略
する。

第２図において、符号54は再燃焼部を構成する再燃焼炉
であり、その内部にはガス分散板56が設置され、空気室
58と流動再燃焼部60とを仕切っている。空気室58には空
気供給用の配管62が接続されている。符号63は再燃焼部
60からの流動媒体排出管を示す。符号63′ｂは分離器、
63′ｃは排出管、63′ａはリサイクルライン、75は小径
粒子の排出管を示す。

この再燃焼炉54と炉体12とは配管64′で接続され、燃焼
部18から流動媒体が燃焼灰と共に流動再燃焼部60に導入
可能とされている。また、再燃焼炉54は配管66′にてチ
ャンバ30の底部に接続されており、慣性集塵装置28にて
捕集された粒子が流動再燃焼部60に導入可能とされてい
る。

この再燃焼炉54の燃焼排ガスは排気ダクト68、68a、68b
を介して脱硫部34の下流側（本実施例ではダクト44）及
び上流側の一方または双方に導入可能とされている。符
号68a、68bは、該ダクト68から分岐されたダクトを示
す。

このように構成された流動床ボイラにおいて、燃料とし
ての石炭は供給管20によって燃焼部18に導入され、空気
室16から吹き上げる空気によって流動燃焼する。燃焼ガ
スは炉体12内を上昇し、水管22と熱交換した後開口26か
ら慣性集塵装置28内に導入され、飛散粒子が所要程度捕
集される。ガスは更に脱硫部34に導入され、供給管36か
ら供給される石灰石の脱硫流動床を通過する間に脱硫反
応を受け、次いで第１の廃熱ボイラ40及び第２の廃熱ボ
イラ42を順次通過して熱交換した後ダクト46から流動床
ボイラ外に抜き出される。

しかして、燃焼部18からは流動媒体と共に大径のアッシ
ュの多くが配管64′を介して再燃焼部60に導入される。
また、慣性集塵装置28で捕集された粒子は配管66′から
再燃焼部60に導入される。流動再燃焼部60では、分散板
56を通過して吹き上がる空気によって前記燃焼灰や捕集
粒子中に含まれていた未燃分が再燃焼される。この際燃
焼によって生じた排ガスはダクト68、68a、68bから脱硫
部34の上流側もしくは下流側に供給される。また、再燃
焼部から排出管63にて抜き出された流動媒体及び燃焼灰
は、分離器63′ｂにて燃焼灰及び流動媒体の中で大径の
ものと小径のものに分離され、大径のものは排出管63′
ｃを通り、熱回収後廃棄される。また、小径のものはリ
サイクルライン63′ａにて炉体12の燃焼部18へ戻され、
流動媒体として再使用される。なお、小径のもののう
ち、一部は排出管75にて抜き出され、熱回収後廃棄され
る。

しかして、燃焼部18内の高温（例えば900〜1000℃）の
流動媒体がそのまま再燃焼部60にて流動媒体とて使用さ
れるので、この再燃焼部60内の温度が高くなり、従来の
如く補助燃料として石炭や重油等をこの再燃焼部60に供
給する必要がない。

また、脱硫部34には慣性集塵装置28で飛散粒子が所要程
度捕集分離されたガスが導入されるから、アッシュ分に
よる脱硫効率の低下が防止され、極めて効率の良い脱硫
反応が行なわれる。

なお、再燃焼部60で生じた燃焼排ガスは、ダクト68、68
a、68bから脱硫部34の上流側もしくは下流側に供給され
るのであるが、この脱硫部34の上流側に供給される再燃
焼部排ガスを増減させることにより、脱硫部34に導入さ
れる排ガス中に含まれるアッシュの量や硫黄酸化物の量
を制御することができ、脱硫部への脱硫負荷が制御され
るようになる。そのため、脱硫負荷を適正なものとする
ことによる脱硫効率の向上も図れる。

第２図の実施例では炉体12が複数個併設され、各炉体12
からの燃焼廃ガスが共通の脱硫部34に導入され、また各
燃焼部18からの流動媒体及び燃焼灰が共通の再燃焼炉54
に導入されるようになっているが、１個の炉体に対し１
つの脱硫部と１つの再燃焼部を設けるようにしても良
い。

なお、第１図及び第２図に示す流動床ボイラにおいて、
衝突板32のチャンバ30内への突出長さを調節することに
より、慣性集塵装置28内における粒子捕集効率を調節す
ることができ、これにより脱硫部34に送りこまれる飛散
粒子（アッシュ）の量を制御することが可能である。ま
た、第１図及び第２図に一点鎖線で示したように、チャ
ンバ30の内壁上部分に別の衝突板70を設けたり、衝突板
32の代わりに多数の板を上下方向に間隔をおいて斜めに
設けたバッフルなどを設け、アッシュ量を制御しても良
い。

また、廃熱ボイラは２個直列的に設置されているが、こ
の設置方式は任意である。分離器63′ｂは配管64の途中
に設けても良い。

本発明では、慣性集塵方式以外の集塵装置を用いても良
いが、慣性集塵装置は圧損が少なく、また設置スペース
もそれ程大きくならず好適である。

以下に従来の流動床ボイラと第１図に示す本発明の流動
床ボイラにおけるテストの結果を示す。

第３図及び第４図はそれぞれ従来及び第１図に示すよう
な本発明の流動床ボイラで脱硫反応に使用した廃石灰石
の断面のマイクロプローブ分析結果を示すものである。
廃石灰石の直径は約3mmであり、表層約0.4mmまでにアッ
シュの代表的成分であるSiO₂（シリカ）の高い分布が見
られ、アッシュが付着していることがわかる。そのアッ
シュの付着している部分でのＳ（硫黄）の量は少なく、
アッシュの付着が終わったところで、ほぼ最大になって
いる。

第３図の如く、従来の流動床ボイラで用いた廃石灰石で
は表層へのアッシュの付着量が多く、そのため気孔がふ
さがれ、SO₃が内部にまで入り込めないため、Ｓ（硫
黄）の絶対量が少ないことがわかる。これに比し、本発
明では廃ガス中のアッシュ量を減少したことにより、表
層での灰量が下がり、内部でのＳ（硫黄）の量が多いこ
とが認められる。このことは、第５図に示す様に、同じ
量の石灰石を使用た場合でも本発明の場合の方が脱硫効
率が格段に高いことのひとつの証明である。

［発明の効果］以上の通り、本発明の流動床ボイラでは、燃料の流動燃
料を行う燃焼部から脱硫部に導入される燃焼ガス中の飛
散粒子を捕集することにより、脱硫効率を向上させるこ
とができる。

特に、請求項（２）の構成により、燃料の流動燃焼を行
なう燃焼部から取り出される流動媒体がそのまま再燃焼
部での流動媒体として使用されるので、この再燃焼部の
温度が高まり、従来使用されていた補助燃料としての石
炭や重油が不要となり、燃料原単位が減少される。ま
た、この燃焼部から取り出される粒子中の未燃分も再燃
焼炉で燃焼される。また、脱硫部に導入される燃焼ガス
中の飛散粒子分を制御することにより、脱硫効率を向上
させることができる。

更に、請求項（３）の構成により、再燃焼部からの脱硫
部への導入ガス量を制御することにより、該脱硫部の脱
硫効率を向上させることも可能である。

本発明の流動床ボイラは、高アッシュの石炭等の固形燃
料を燃焼させる場合に極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は各々本発明の実施例を示す系統図で
ある。第３図及び第４図は廃石灰石のマイクロプローブ
分析図、第５図は脱硫効率線図である。 18……燃焼部、28……慣性集塵装置、 34……脱硫部、 40、42……廃熱ボイラ、 60……再燃焼部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料の流動燃焼を行なう燃焼部と、該流動
燃焼部の下流に設けられた、脱硫材流動床を形成する脱
硫部と、該燃焼部と脱硫部との間に設けられた、燃焼部からの飛
散粒子を集塵する捕集部と、を備えた流動床ボイラ。
【請求項２】該燃焼部から流動媒体導入可能に設置さ
れ、かつ前記捕集部から粒子導入可能に設置された流動
再燃焼部を備え、該流動再燃焼部の燃焼ガス排出側は前
記脱硫部の上流側及び下流側の少なくとも一方に接続さ
れている特許請求の範囲第１項に記載の流動床ボイラ。
【請求項３】該流動再燃焼部の燃焼ガス排出側は、前記
脱硫部の上流側及び下流側の双方に接続されており、か
つ、該流動再燃焼部からのこれら双方へのガス流通量が
可変とされている特許請求の範囲第２項に記載の流動床
ボイラ。