JPH0960836A

JPH0960836A - 流動床燃焼における付着物の除去方法

Info

Publication number: JPH0960836A
Application number: JP23767395A
Authority: JP
Inventors: Yukiya Ito; 征矢伊藤; Shuichi Morioka; 修一守岡; Zenshi Okada; 善嗣岡田; Yukio Kubo; 幸雄久保; Taisuke Shibata; 泰典柴田; Katsuya Morimoto; 勝哉森本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-08-23
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 1997-03-04
Anticipated expiration: 2015-08-23
Also published as: JP2714641B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｃｌ化合物及びＣａ化合物を含む可燃物の流
動床燃焼において、流動物質の表面に付着している付着
物、伝熱管や炉内壁に付着している付着物を、短時間で
容易に剥離除去する。【解決手段】塩素化合物を含有する可燃物をカルシウ
ム化合物とともに流動層で燃焼させる流動床燃焼方法に
おいて、流動層１２内の流動ガス中の水分濃度を、平常
運転中の水分濃度よりも一時的に高くして、流動層１２
を形成する流動物質に付着している付着物に水分を反応
させて水和物とし、この水和物の膨張により水和物にヒ
ビ割れを生じさせて、付着物を流動物質から剥離させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩素化合物及びカ
ルシウム化合物を含有する可燃物の流動床燃焼、カルシ
ウム化合物を供給しながら塩素化合物を含有する可燃物
を流動床燃焼させること、又はごみ転換燃料の流動床燃
焼において、流動物質（流動媒体）、伝熱管、炉内壁な
どの付着物（コーチング）の除去方法に関するものであ
る。なお、ごみ転換燃料（ＲＤＦ、ＲｅｆｕｓｅＤｅ
ｒｉｖｅｄＦｕｅｌ）とは、産業廃棄物、都市ごみな
どにカルシウム化合物を加えて成型した燃料を言う。

【０００２】

【従来の技術】塩素化合物を含有する可燃物として、都
市ごみ、廃プラスチックなどがあり、これらの可燃物の
燃焼方法として流動床燃焼法が知られている。この方法
では、燃焼流動層内に伝熱管を設けたり、排ガス煙道内
に廃熱ボイラを設けたりして熱回収を行っている。これ
らの可燃物の燃焼によって、可燃物に含有されている塩
素化合物からＨＣｌが発生することが知られている。こ
のＨＣｌは伝熱管を腐食し、伝熱管の温度を高くすると
腐食が激しくなるので、伝熱管の温度が高くならないよ
うにして腐食を抑制している。このために、蒸気温度を
低くする必要性から、熱回収効率が低くなり熱回収効率
を高める研究が進められている。その手段として、耐食
材料の開発あるいはＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）₂などのＣａ
化合物を添加してＨＣｌと反応させて、ＨＣｌ濃度を少
なくする方法が行われている。

【０００３】特開平５−２１５３０９号公報には、流動
層のガス分散管内の付着物を剥離させるために、水蒸気
を断続的に供給する方法が記載されている。また、特開
平５−２２３２１３号公報には、流動層内に水蒸気を断
続的に供給して、流動層内の不動部を解除する方法が記
載されている。しかし、これらの公報に記載された方法
は、水蒸気の衝突エネルギーを利用して機械的に付着物
を剥離させたり、不動部を解除したりするものに過ぎ
ず、水和反応のような化学的過程は何も利用していな
い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような可燃物を
流動層で燃焼させると、流動床燃焼炉内壁、流動物質及
び伝熱管などの表面にＣａ化合物が付着して成長する現
象が起こる。流動物質の粒径としては、一般的に０．５
〜１mm程度が採用され、安定した流動状態が得られるよ
うに、空塔速度などの流動化条件が選定されているが、
流動物質の表面にＣａ化合物が付着し成長して、粒径が
大きくなると流動化開始速度が高くなり、同一空塔速度
では安定した流動状態が得られなくなる。また、伝熱管
などの表面に付着して成長すると、伝熱管での収熱が少
なくなるなどの弊害が発生する。このため、ボイラプラ
ントであれば所定の能力が出なくなるなどの重大なトラ
ブルとなる。

【０００５】上記の問題点を解決するために、本発明者
は鋭意研究を重ねた結果、可燃物の種類によって流動層
内のガス中の水分濃度は異なるが、その水分濃度よりも
一時的に高くすることによって、流動物質の表面に付着
している付着物（コーチング）、あるいは伝熱管などに
付着している付着物（コーチング）が剥離することを見
い出した。本発明は上記の知見に基づきなされたもの
で、本発明の目的は、流動層燃焼部の流動ガス中の水分
濃度を一時的に高めることにより、流動物質の表面に付
着している付着物、伝熱管や炉内壁に付着している付着
物を短時間で効率よく剥離除去する方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の流動床燃焼における付着物の除去方法
は、塩素化合物を含有する可燃物をカルシウム化合物と
ともに流動層で燃焼させる流動床燃焼方法において、流
動層内の流動ガス中の水分濃度を、平常運転中の水分濃
度よりも一時的に高くして、流動層を形成する流動物質
に付着している付着物に水分を反応させて水和物とし、
この水和物の膨張により水和物にヒビ割れを生じさせ
て、付着物を流動物質から剥離させるように構成してい
る。

【０００７】上記の方法において、可燃物の燃焼は、塩
素化合物及びカルシウム化合物を含有する可燃物の燃
焼、カルシウム化合物を供給しながら塩素化合物を含有
する可燃物を燃焼させること、及びごみ転換燃料の燃焼
の少なくともいずれかである。水分濃度を一時的に高く
する方法として、可燃物に水を添加して流動層内の流動
ガス中の水分濃度を一時的に高くしたり、可燃物の燃焼
に使用する空気に水蒸気を加えて、流動層内の流動ガス
中の水分濃度を一時的に高くしたり、流動層からの燃焼
排ガス中に水蒸気を加えて水分濃度を高くし、この燃焼
排ガスを一時的に流動層に循環して、流動層内の流動ガ
ス中の水分濃度を一時的に高くしたり、流動層内に水を
直接添加して、流動層内の流動ガス中の水分濃度を一時
的に高くしたりする方法が採用される。

【０００８】流動層内の流動ガス中の水分濃度が１００
％（水蒸気のみ）であれば、より短時間で効果がある
が、高価な水蒸気の使用量を低減して、経済的に実施す
るとすれば、水分濃度を少なくとも３０％、望ましくは
少なくとも５０％とする。水分濃度が３０％未満の場合
でも、付着物は剥離するが、付着物の剥離に時間がかか
りすぎる。流動層内に伝熱管を設けない場合もあるが、
通常は、流動層内に伝熱管を設けて熱回収を図るととも
に、伝熱管に付着した付着物を剥離させるように構成さ
れる。また、水分を一時的に高くする操作を行うととも
に、流動層温度を平常運転時の温度より一時的に下げた
り、可燃物供給量を平常運転時の供給量より一時的に少
なくしたりすることも効果的である。

【０００９】前述のように、Ｃａ化合物及びＣｌ化合物
を含有する可燃物の流動床燃焼を行うと、流動床炉内
壁、流動物質及び伝熱管などの表面にＣａ化合物が付着
して成長する現象が起こる。このような現象は、Ｃｌ化
合物を含有する可燃物の流動床燃焼をＣａ化合物を供給
しながら実施した場合、あるいはＲＤＦ（ごみ転換燃
料）の流動床燃焼でも認められる。生成した付着物の組
成分析を実施すると、Ｃａ及びＳｉが主成分で、Ｆｅ、
Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｌ、Ｓなどが若干認められた。この
付着物を除去する方法について試験・研究をした結果、
「一時的に水蒸気濃度を高くする」ことで流動物質及び
伝熱管などの付着物が剥離することが明らかとなった。
付着物の剥離試験は、図２に示すルツボ試験設備で実施
した。１は電気炉、２はルツボ、３は空気分散板、４は
空気供給管、５は流動層で約０．５mmの珪砂を流動物質
として使用している。６は空気冷却の模擬伝熱管、７は
模擬伝熱管内部に設けた温度計、８は流動層内の温度
計、９は燃料供給口である。６の空気冷却の模擬伝熱管
内に供給する空気量を変えて、空冷模擬伝熱管６の外表
面に取りつけた熱電対（温度計７）で計測される温度を
自由に設定出来るようになっている。水分濃度は流動層
５に供給する空気に混入する水蒸気流量を変えて設定出
来るようになっている。１０は排気管、１１は風箱であ
る。なお、温度計７は空冷模擬伝熱管６の内側から取り
付けているが、管の外表面の温度を計測できるように構
成されている。

【００１０】試験燃料は都市ごみから作ったＲＤＦを使
用し、このＲＤＦには都市ごみに含まれているＣｌが概
略１％程度含まれており、また、Ｃａも３％程度含まれ
ている。このＲＤＦの燃焼を実施した結果、空冷模擬伝
熱管６外表面に付着物が生成して成長するにつれて、模
擬伝熱管６の表面温度が低下するのが観察された。これ
は、空冷模擬伝熱管６表面にＣａを主成分とする付着物
の生成により、流動層５から伝熱管６への熱の供給が少
なくなったためである。また、試験開始時には新しい珪
砂を流動物質として使用したが、試験の継続につれて流
動物質の表面に白色付着物の成長が認められた。試験条
件は、流動層５温度が７５０℃、空冷模擬伝熱管６表面
温度が５５０℃、空塔速度が概略０．５m ／s で１時
間、空冷模擬伝熱管６に付着物を生成させた。その時の
水分濃度は、概略５〜１０％であった。すなわち、平常
運転中の流動層内の流動ガス中の水分濃度は概略５〜１
０％である。次いで、燃焼用空気中の水分濃度を変化さ
せて、付着物の挙動を調査した結果、次の事項が明らか
になった。なお、付着物の剥離は、模擬伝熱管６の内側
から設けられた温度計７により、模擬伝熱管６外表面の
温度を検出することにより知ることができる。すなわ
ち、付着物が剥離すれば、模擬伝熱管６表面の温度が上
昇するので、付着物の剥離を検知することができる。水分濃度３０％では、ほぼ３０分で付着物が剥離し
た。水分濃度５０％では、ほぼ１５分で付着物が剥離し
た。水分濃度１００％では、ほぼ１０分で付着物が剥離し
た。流動層温度を６５０℃と低くすると、付着物の剥離時
間が短くなった。空塔速度を速くすると、付着物の剥離時間が短くなっ
た。このように、水分濃度を一時的に高くすることによっ
て、付着物を剥離させることができる。これら空冷伝熱
管の付着物及び流動物質の付着物を分析した結果、Ｃａ
及びＳｉが主成分でＦｅ、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｃｌ、Ｓな
どが若干認められた。

【００１１】付着物が生成した状態で、雰囲気中の水分
濃度を高くすると、付着物の主成分であるＣａ化合物と
水分との反応が起こり、反応生成物の体積が増加するの
で、その結果、付着物層にヒビ割れ等の欠陥が発生す
る。このため、流動化によって付着物が流動物質あるい
は伝熱管などから剥離したものであると考えられる。こ
の時、雰囲気の温度を低くすると、Ｃａ化合物と水分と
の反応がより進むため、付着物はより早い時間で剥離し
たものと考えられる。このように、付着物が生成した雰
囲気中の水分濃度よりも高い水分濃度に、一時的にする
ことにより、Ｃａ化合物と水分との反応を進めてＣａ化
合物の水和物を生成させる。この水和物は体積が膨張す
るので、付着物層にヒビ割れ等の欠陥が発生する。この
時、付着物と水分との反応は、水分濃度が高く雰囲気温
度が低い程より多く進み、付着物層のヒビ割れなどの欠
陥がより速く、より確実に起こるので、流動化によって
付着物が速やかに剥離するものであると考えられる。

【００１２】流動物質及び伝熱管などへの付着は、その
燃焼雰囲気温度、水分濃度などにより影響を受ける。例
えば、上記の例では水分濃度５〜１０％での付着で、こ
の水分濃度での付着が発生することになる。そこで、付
着物を剥離する場合には、付着が発生した水分濃度より
も高い水分濃度、例えば３０％にすることによって、付
着物の主成分であるＣａ化合物と水分との反応の状態が
異なり、付着物層にヒビ割れなどの欠陥が発生して剥離
に至るものであると考えられる。この時、水分濃度３０
％で更に長時間運転すると、この条件での付着が発生す
ることになるので、この水分濃度３０％での付着物を剥
離するためには、更に高い水分濃度にする必要がある。
このため水分濃度を変える場合は、一時的に水分濃度を
変えることが重要であり、剥離すれば速やかに水分濃度
を元の条件に戻す必要がある。

【００１３】流動物質の付着物が剥離すれば、流動物質
の重量が減少するので、流動層の圧力損失の低下によっ
て判定することができる。また、伝熱管の付着物が剥離
すれば、伝熱管からの収熱量が増加することで判定する
ことができるので、これらの情報で剥離の開始時期及び
剥離の終了時期判定することができる。流動層の流動ガ
ス中の水分濃度の一時的に増加方法としては、下記に示
す種々の方法を採用することができる。可燃物に水を添加して水分濃度を増加する方法。燃焼空気に、水蒸気を加えて水分濃度を増加する方
法。循環排ガスに水蒸気を加えて水分濃度を増加する方
法。流動層内に直接、水蒸気あるいは水を供給して水分濃
度を増加する方法。また、流動層温度を下げる方法としては、下記に示す種
々の方法を採用することができる。燃料の供給量を少なくする方法。燃焼空気量を多くする方法。流動層内に直接、水を供給する方法。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の流動床燃焼におけ
る付着物の除去方法を実施する装置の一例を示してい
る。本例は、流動層１２内に伝熱管１４を設けた流動床
式燃焼炉１６に適用した例である。可燃物は可燃物供給
機１８から流動層１２に供給され、燃焼用空気は押込み
ファン（ＦＤＦ）２０から空気予熱器２２で加熱され、
風箱２４に入り空気分散板２６から流動層内に供給さ
れ、二次空気が空気予熱器２２の出口部から流動層の空
塔部２８に供給される。炉１６の出口ガスは対流伝熱部
３０と空気予熱器２２を通りバグフィルター３２でダス
トを除去して誘引ファン（ＩＤＦ）３４から排出され
る。誘引ファン３４の出口には排ガス循環ブロワ３６を
設けて、排ガスを流動層１２に循環するようになってい
る。

【００１５】可燃物としＲＤＦの燃焼を実施する場合に
ついて述べる。ＲＤＦは可燃物供給機１８から流動層１
２に供給され、空気分散板２６から供給される燃焼用空
気によって燃焼される。流動層内に設けた伝熱管１４に
よって、ＲＤＦの燃焼により発生した燃焼熱の一部を収
熱することによって、流動層温度は８００℃前後に維持
される。流動物質は、例えば粒径約１mmの珪砂が使用さ
れるが、ＲＤＦの燃焼につれて、ＲＤＦに含有されてい
るＣａ化合物の一部分が、流動物質の表面及び伝熱管１
４の表面に付着する。伝熱管１４にＣａ化合物が付着し
て成長すると、付着物の成長とともに伝熱管１４からの
収熱量が減少するので、付着物の発生が確認される。ま
た、流動物質の表面にもＣａ化合物が付着して成長す
る。この付着物を除去するために、燃焼用空気に水蒸気
を加える。このことによって、流動層内の水分濃度が高
くなって、流動物質及び伝熱管の表面に付着している付
着物が剥離除去する。付着物が剥離除去すると、流動層
の圧力損失の減少及び伝熱管からの収熱量の増加から判
定するとができるので、燃焼用空気に加える水蒸気の供
給を停止する。

【００１６】流動層内の雰囲気ガス中の水分濃度を一時
的に高くする方法としては、燃焼用空気に水蒸気を加える方法。燃焼用空気に燃焼排ガスを加える方法。燃焼用空気の代わりに燃焼排ガスを流動層に供給する
方法。流動層内に水を供給する方法。上記〜のうち２以上を組み合わせる方法。がある。流動層１２内の雰囲気ガス中の水分濃度を一時
的に高くして、付着物を剥離除去する時に、流動層温度
を低くすると、より短い時間で付着物を剥離除去するこ
とが可能である。このように、流動層内の雰囲気ガス中
の水分濃度を、常時運転している濃度よりも一時的に高
くする方法によって、付着物を剥離除去することが可能
である。

【００１７】

【発明の効果】本発明は上記のように構成されているの
で、つぎのような効果を奏する。（１）流動層内の流動ガス中の水分濃度を一時的に高
くすることにより、流動物質の表面に付着している付着
物、伝熱管や炉内壁に付着している付着物を、短時間で
容易に剥離除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の流動床燃焼における付着物の除去方法
を実施する装置の一例を示す系統図である。

【図２】付着物の剥離試験を行ったルツボ試験装置であ
る。

【符号の説明】

１２流動層１４伝熱管１６流動床式燃焼炉１８可燃物供給機２０押込みファン（ＦＤＦ）２２空気予熱器２４風箱２６空気分散板２８空塔部３０対流伝熱部３２バグフィルター３４誘引ファン（ＩＤＦ）３６循環ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡田善嗣神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者久保幸雄兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者柴田泰典兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内 (72)発明者森本勝哉兵庫県明石市川崎町１番１号川崎重工業株式会社明石工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩素化合物を含有する可燃物をカルシウ
ム化合物とともに流動層で燃焼させる流動床燃焼方法に
おいて、流動層内の流動ガス中の水分濃度を、平常運転中の水分
濃度よりも一時的に高くして、流動層を形成する流動物
質に付着している付着物に水分を反応させて水和物と
し、この水和物の膨張により水和物にヒビ割れを生じさ
せて、付着物を流動物質から剥離させることを特徴とす
る流動床燃焼における付着物の除去方法。
【請求項２】可燃物の燃焼が、塩素化合物及びカルシ
ウム化合物を含有する可燃物の燃焼、カルシウム化合物
を供給しながら塩素化合物を含有する可燃物を燃焼させ
ること、及びごみ転換燃料の燃焼の少なくともいずれか
である請求項１記載の流動床燃焼における付着物の除去
方法。
【請求項３】可燃物に水を添加して流動層内の流動ガ
ス中の水分濃度を一時的に高くする請求項１又は２記載
の流動床燃焼における付着物の除去方法。
【請求項４】可燃物の燃焼に使用する空気に水蒸気を
加えて、流動層内の流動ガス中の水分濃度を一時的に高
くする請求項１又は２記載の流動床燃焼における付着物
の除去方法。
【請求項５】流動層からの燃焼排ガス中に水蒸気を加
えて水分濃度を高くし、この燃焼排ガスを一時的に流動
層に循環して、流動層内の流動ガス中の水分濃度を一時
的に高くする請求項１又は２記載の流動床燃焼における
付着物の除去方法。
【請求項６】流動層内に水を直接添加して、流動層内
の流動ガス中の水分濃度を一時的に高くする請求項１又
は２記載の流動床燃焼における付着物の除去方法。
【請求項７】流動層内の流動ガス中の水分濃度を少な
くとも３０％とする請求項１〜６のいずれかに記載の流
動床燃焼における付着物の除去方法。
【請求項８】流動層内に伝熱管を設けて熱回収すると
ともに、伝熱管に付着した付着物を剥離させる請求項１
〜７のいずれかに記載の流動床燃焼における付着物の除
去方法。
【請求項９】流動層温度を平常運転時の温度より一時
的に下げる請求項１〜８のいずれかに記載の流動床燃焼
における付着物の除去方法。
【請求項１０】可燃物供給量を平常運転時の供給量よ
り一時的に少なくする請求項１〜９記載の流動床燃焼に
おける付着物の除去方法。