JP2994887B2 - 加圧流動床ボイラの炉内脱硫・脱硝方法 - Google Patents
加圧流動床ボイラの炉内脱硫・脱硝方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、加圧流動床ボイラの炉
内脱硫方法に関し、また、石炭等の固体燃料やＣＷＭ、
重油等の液体燃料の燃焼から発生する亜酸化窒素（Ｎ2
Ｏ）を低減する加圧流動床ボイラの炉内脱硫脱硝方法に
関する。
内脱硫方法に関し、また、石炭等の固体燃料やＣＷＭ、
重油等の液体燃料の燃焼から発生する亜酸化窒素（Ｎ2
Ｏ）を低減する加圧流動床ボイラの炉内脱硫脱硝方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】二度のオイルショック以来、世界各国に
おいて石油代替エネルギ開発の一環として石炭の再利用
が高まり、石炭エネルギ転換技術として石炭焚流動床燃
焼炉及び加圧型石炭焚流動床燃焼炉（以下加圧流動床ボ
イラと略する）、加圧型流動床、噴流床石炭ガス化炉等
の実用化研究が盛んに行われている。
おいて石油代替エネルギ開発の一環として石炭の再利用
が高まり、石炭エネルギ転換技術として石炭焚流動床燃
焼炉及び加圧型石炭焚流動床燃焼炉（以下加圧流動床ボ
イラと略する）、加圧型流動床、噴流床石炭ガス化炉等
の実用化研究が盛んに行われている。
【０００３】この中で、加圧流動床ボイラは、設備が小
さく建設費が安くなること、炉内脱硫が可能なこと、ガ
スタービンとの組合せによる発電効率の向上が見込まれ
ることの特徴から、開発至近距離のものとして注目され
ている。
さく建設費が安くなること、炉内脱硫が可能なこと、ガ
スタービンとの組合せによる発電効率の向上が見込まれ
ることの特徴から、開発至近距離のものとして注目され
ている。
【０００４】加圧流動床ボイラでは、高圧下（１５気圧
程度）で脱硫剤として用いられる石灰石又はドロマイト
に含んだＣａＯを炉内に投入する燃料（石炭）中の燃焼
性Ｓ量に対して１〜２倍になるように調整して、空気で
流動床を形成する。そして、流動床中に燃料（石炭等）
を供給し、８００〜９００℃の最適な脱硫温度にて燃焼
させることにより、燃焼とともに発生するＳ化合物をＣ
ａに固定させる炉内脱硫と低温燃焼及びオーバファイア
エア（Ｏ・Ｆ・Ａ）燃焼によるＮ化合物の炉内脱硝を行
うことを目的とする。
程度）で脱硫剤として用いられる石灰石又はドロマイト
に含んだＣａＯを炉内に投入する燃料（石炭）中の燃焼
性Ｓ量に対して１〜２倍になるように調整して、空気で
流動床を形成する。そして、流動床中に燃料（石炭等）
を供給し、８００〜９００℃の最適な脱硫温度にて燃焼
させることにより、燃焼とともに発生するＳ化合物をＣ
ａに固定させる炉内脱硫と低温燃焼及びオーバファイア
エア（Ｏ・Ｆ・Ａ）燃焼によるＮ化合物の炉内脱硝を行
うことを目的とする。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記の加圧流動床ボイ
ラにおいて、平均径０．８mmの石灰石と平均径１．０mm
の石炭を用いてＣa ／Ｓのモル比を２に設定し、圧力１
５気圧、流動床温度８５０℃の条件で運転した結果６５
〜７５％の脱硫率しか得られず、充分な脱硫率を得るこ
とは困難であった。
ラにおいて、平均径０．８mmの石灰石と平均径１．０mm
の石炭を用いてＣa ／Ｓのモル比を２に設定し、圧力１
５気圧、流動床温度８５０℃の条件で運転した結果６５
〜７５％の脱硫率しか得られず、充分な脱硫率を得るこ
とは困難であった。
【０００６】一方、成層圏のオゾン層破壊の原因物質の
一つである亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）は一般に高温度（１３
００℃以上）での燃焼方式（微粉炭燃焼、ガス燃焼、油
燃焼等）では殆ど生じないが、加圧流動床ボイラでは炉
内脱硫温度の関係上、低温度（７００〜９００℃）で燃
焼させるため、数百ppm の濃度のＮ2 Ｏが発生し、炉内
の空気比を小さくしてもＮ2 Ｏの発生量は低下しなかっ
た。
一つである亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）は一般に高温度（１３
００℃以上）での燃焼方式（微粉炭燃焼、ガス燃焼、油
燃焼等）では殆ど生じないが、加圧流動床ボイラでは炉
内脱硫温度の関係上、低温度（７００〜９００℃）で燃
焼させるため、数百ppm の濃度のＮ2 Ｏが発生し、炉内
の空気比を小さくしてもＮ2 Ｏの発生量は低下しなかっ
た。
【０００７】本発明は、このような従来技術の課題を解
決するためになされたもので加圧流動床ボイラにおい
て、効率良い炉内脱硫及び亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の発生
を低減することを目的とする。
決するためになされたもので加圧流動床ボイラにおい
て、効率良い炉内脱硫及び亜酸化窒素（Ｎ2 Ｏ）の発生
を低減することを目的とする。
【０００８】
（１） 本発明の加圧流動床ボイラの炉内脱硫方法は、
加圧流動床ボイラの流動床を形成している粗粒の石炭と
粗粒の石灰石中に流動床重量の３％以下の超微粒の石灰
石を供給して炉内脱硫を行わせることを特徴とする。 （２） また、本発明の加圧流動床ボイラの炉内脱硫脱
硝方法は、前記（１）の加圧流動床ボイラの炉内脱硫方
法において、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡の破
裂個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出される
微粉の未燃炭素を燃焼させ、流動床表面温度を９００℃
〜１０００℃に制御して亜酸化窒素を熱分解して除去す
ることを特徴とする。
加圧流動床ボイラの流動床を形成している粗粒の石炭と
粗粒の石灰石中に流動床重量の３％以下の超微粒の石灰
石を供給して炉内脱硫を行わせることを特徴とする。 （２） また、本発明の加圧流動床ボイラの炉内脱硫脱
硝方法は、前記（１）の加圧流動床ボイラの炉内脱硫方
法において、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡の破
裂個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出される
微粉の未燃炭素を燃焼させ、流動床表面温度を９００℃
〜１０００℃に制御して亜酸化窒素を熱分解して除去す
ることを特徴とする。
【０００９】
【作用】前記本発明（１）では、流動床内に超微粒の石
灰石が滞留するために、石灰石の反応表面積が従来の粗
粒の石灰石を使用した場合に比して数十倍に増加し、石
灰石のＳＯ2 ガスとの反応割合が増加して脱硫率が向上
する。
灰石が滞留するために、石灰石の反応表面積が従来の粗
粒の石灰石を使用した場合に比して数十倍に増加し、石
灰石のＳＯ2 ガスとの反応割合が増加して脱硫率が向上
する。
【００１０】流動床内における超微粒の石灰石の濃度が
流動床重量の３％を超えると、それ以上超微粒の石灰石
を流動床内に保持させることが困難となり、未反応の超
微粒の石灰石が反応しないまま系外に排出されてしまう
ことになる。従って、本発明（１）においては、超微粒
の石灰石の量を流動床重量の３％以下とした。
流動床重量の３％を超えると、それ以上超微粒の石灰石
を流動床内に保持させることが困難となり、未反応の超
微粒の石灰石が反応しないまま系外に排出されてしまう
ことになる。従って、本発明（１）においては、超微粒
の石灰石の量を流動床重量の３％以下とした。
【００１１】また、石灰石は３〜５μm の大きさの石灰
石結晶粒子の集まりから形成されており、超微粒の石灰
石はその大きさを小さくする程表面積が増大して脱硫反
応速度を増加することができるが、石灰石の粉砕技術と
経済性を考慮すると、本発明（１）においては、超微粒
の石灰石の大きさは０．１〜２０μm 程度の範囲とする
のが適当であり、特に約２０μm 前後とするのが最適で
ある。
石結晶粒子の集まりから形成されており、超微粒の石灰
石はその大きさを小さくする程表面積が増大して脱硫反
応速度を増加することができるが、石灰石の粉砕技術と
経済性を考慮すると、本発明（１）においては、超微粒
の石灰石の大きさは０．１〜２０μm 程度の範囲とする
のが適当であり、特に約２０μm 前後とするのが最適で
ある。
【００１２】本発明（２）においては、前記本発明
（１）において、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡
の破裂個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出さ
れる微粉の未燃分を燃焼させる。前記本発明（１）にお
いては、前記したように、炉内脱硫を行うために通常低
温度（７００〜９００℃）での燃焼が行われるが、本発
明（２）においては、流動床表面と気泡の破裂個所に空
気又は酸素を噴霧して微粉の未燃炭素を燃焼させて流動
床表面温度を９００〜１０００℃に維持する。これによ
って、Ｎ2 Ｏを熱分解してＮ2 Ｏが効果的に低減され
る。
（１）において、加圧流動床ボイラの流動床表面と気泡
の破裂個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排出さ
れる微粉の未燃分を燃焼させる。前記本発明（１）にお
いては、前記したように、炉内脱硫を行うために通常低
温度（７００〜９００℃）での燃焼が行われるが、本発
明（２）においては、流動床表面と気泡の破裂個所に空
気又は酸素を噴霧して微粉の未燃炭素を燃焼させて流動
床表面温度を９００〜１０００℃に維持する。これによ
って、Ｎ2 Ｏを熱分解してＮ2 Ｏが効果的に低減され
る。
【００１３】
【実施例】図１は、本発明の一実施例に用いられる加圧
流動床ボイラの縦断面図である。
流動床ボイラの縦断面図である。
【００１４】図１において、流動床１は、図示しない加
圧容器の内側に設けた水冷壁２に囲まれ、分散板３上に
形成されている。流動床１とは分散板３の下方から供給
されるガスによって粒子が浮遊し、ガスにより混合攪拌
されている状態であり、その上方には粒子の存在割合が
流動床１よりも１桁以上小さくなったフリーボード４が
存在する。粗粒の石炭５は供給ノズル７から、また、粗
粒の石灰石６と超微粉石灰石６ａは、供給ノズル８か
ら、それぞれ流動床１へ供給され、空気９は空気供給ノ
ズル１０から風箱１１を経て、分散板３の多数の小孔３
ａから流動床１へ供給される。
圧容器の内側に設けた水冷壁２に囲まれ、分散板３上に
形成されている。流動床１とは分散板３の下方から供給
されるガスによって粒子が浮遊し、ガスにより混合攪拌
されている状態であり、その上方には粒子の存在割合が
流動床１よりも１桁以上小さくなったフリーボード４が
存在する。粗粒の石炭５は供給ノズル７から、また、粗
粒の石灰石６と超微粉石灰石６ａは、供給ノズル８か
ら、それぞれ流動床１へ供給され、空気９は空気供給ノ
ズル１０から風箱１１を経て、分散板３の多数の小孔３
ａから流動床１へ供給される。
【００１５】また、水冷壁２と流動床１内に設置された
冷却管１２とは、流動床１内の反応熱を除去するため、
それぞれ、冷却水１３、１４が供給されている。流動床
１内の粗大粒子は、流動床１の下部から下方へ延びる排
出管１５から排出される。燃焼ガスは、フリーボード４
で燃焼ガスに随伴された未燃粒子および脱硫剤粒子を重
力分級により分離した後、フリーボード４の上部に開口
する排出口１６からダストを含んだ燃焼排ガス１７とし
て排出される。
冷却管１２とは、流動床１内の反応熱を除去するため、
それぞれ、冷却水１３、１４が供給されている。流動床
１内の粗大粒子は、流動床１の下部から下方へ延びる排
出管１５から排出される。燃焼ガスは、フリーボード４
で燃焼ガスに随伴された未燃粒子および脱硫剤粒子を重
力分級により分離した後、フリーボード４の上部に開口
する排出口１６からダストを含んだ燃焼排ガス１７とし
て排出される。
【００１６】さらに、流動床１の上部には、複数の燃焼
用空気ノズル１８が流動床１の表面に向って設置され、
流動床表面及び気泡の破裂箇所に空気（又は酸素）１９
が供給されるようになっている。
用空気ノズル１８が流動床１の表面に向って設置され、
流動床表面及び気泡の破裂箇所に空気（又は酸素）１９
が供給されるようになっている。
【００１７】次に、以上に説明した加圧流動床ボイラの
運転方法の一具体例について述べる。
運転方法の一具体例について述べる。
【００１８】まず初めに、流動床１、フリーボード４に
空気供給ノズル１０から空気９を通気し、１６ata に加
圧する。例えば、２．０mm以下に粉砕・分級した粗粒の
石炭５と粒径が１．４１〜０．５mmの粗粒の石灰石６を
それぞれ石炭、石灰石ノズル７、８より供給し、約１メ
ートルの高さの流動床１を形成する。流動床１の空塔速
度を０．８〜１．０ｍ／sec 、Ｃa ／Ｓのモル比を２．
０前後に調整する。また、流動床１の温度は石炭供給量
と冷却管１２に通水する冷却水１４の水量とにより調整
し、流動床１内を最適な脱硫温度８００〜８７０℃の範
囲内である８５０℃にコントロールを行う。
空気供給ノズル１０から空気９を通気し、１６ata に加
圧する。例えば、２．０mm以下に粉砕・分級した粗粒の
石炭５と粒径が１．４１〜０．５mmの粗粒の石灰石６を
それぞれ石炭、石灰石ノズル７、８より供給し、約１メ
ートルの高さの流動床１を形成する。流動床１の空塔速
度を０．８〜１．０ｍ／sec 、Ｃa ／Ｓのモル比を２．
０前後に調整する。また、流動床１の温度は石炭供給量
と冷却管１２に通水する冷却水１４の水量とにより調整
し、流動床１内を最適な脱硫温度８００〜８７０℃の範
囲内である８５０℃にコントロールを行う。
【００１９】この結果、燃焼排ガス１７中の亜硫酸ガス
（ＳＯ2 ）、酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ
2 Ｏ）、濃度は、それぞれ、ＳＯ2 ＝６４ppm （Ｏ2 −
６％換算）脱硫率７０％、ＮＯ＝３９ppm （Ｏ2 −６％
換算）、Ｎ2 Ｏ＝１２３ppm （Ｏ2−６％換算）であっ
た。
（ＳＯ2 ）、酸化窒素（ＮＯ）、亜酸化窒素（Ｎ
2 Ｏ）、濃度は、それぞれ、ＳＯ2 ＝６４ppm （Ｏ2 −
６％換算）脱硫率７０％、ＮＯ＝３９ppm （Ｏ2 −６％
換算）、Ｎ2 Ｏ＝１２３ppm （Ｏ2−６％換算）であっ
た。
【００２０】前記のＳＯx は連続ＳＯx 計（非分散型赤
外法）またＮＯは連続ＮＯx 計、さらにＮ2 Ｏはガスク
ロマトグラフィを用いて行った。
外法）またＮＯは連続ＮＯx 計、さらにＮ2 Ｏはガスク
ロマトグラフィを用いて行った。
【００２１】本発明の実施例では、前記の運転条件を基
に、約２０μm の超微粒石灰石６ａを１．４１〜０．５
mmの粗粒石灰石６中に重量比で２．５％になるように調
整し石灰石供給ノズル８から流動床１に供給する。この
場合、流動床重量割合は、チャー０．２〜１％、灰分１
０〜５０％、石灰石５０〜９０％となり、超微粒石灰石
６ａは流動床総重量の３％となる。
に、約２０μm の超微粒石灰石６ａを１．４１〜０．５
mmの粗粒石灰石６中に重量比で２．５％になるように調
整し石灰石供給ノズル８から流動床１に供給する。この
場合、流動床重量割合は、チャー０．２〜１％、灰分１
０〜５０％、石灰石５０〜９０％となり、超微粒石灰石
６ａは流動床総重量の３％となる。
【００２２】この超微粒石灰石６ａの反応表面積は著し
く大きく、ＳＯ2 ガスとの反応が充分に行われる。この
結果、排ガス１７中のＳＯ2 ＝６４ppm （Ｏ2 −６％換
算）から３８ppm （Ｏ2 −６％換算）に低減することが
できた（脱硫率８３％）。
く大きく、ＳＯ2 ガスとの反応が充分に行われる。この
結果、排ガス１７中のＳＯ2 ＝６４ppm （Ｏ2 −６％換
算）から３８ppm （Ｏ2 −６％換算）に低減することが
できた（脱硫率８３％）。
【００２３】一方ＮＯ及びＮ2 Ｏ値は変化しなかった。
【００２４】さらに、燃料用空気ノズル１８から空気１
９を流動床１の表面及び気泡の破裂箇所に噴霧する。こ
れによって、流動床１の表面及びフリーボード４の下部
の温度は８４５℃から９４３℃に上昇し、排ガス１７中
のＮ2 Ｏは２４ppm 、ＮＯは３５ppm 、ＳＯ2 は３６pp
m に低減することが判明した。
９を流動床１の表面及び気泡の破裂箇所に噴霧する。こ
れによって、流動床１の表面及びフリーボード４の下部
の温度は８４５℃から９４３℃に上昇し、排ガス１７中
のＮ2 Ｏは２４ppm 、ＮＯは３５ppm 、ＳＯ2 は３６pp
m に低減することが判明した。
【００２５】本実施例において、以上の通り、超微粉石
灰石を流動床内に供給することは、石灰石の反応表面積
は大幅に増大し、ＳＯ2 低減手段として有効である。一
方、流動床表面及び気泡の破裂部に燃料用空気又は酸素
を噴霧して微粉の未燃炭素を燃焼させることによって、
流動床表面の温度を９００℃以上に維持することがで
き、Ｎ2 Ｏを大幅に低減させることができる。
灰石を流動床内に供給することは、石灰石の反応表面積
は大幅に増大し、ＳＯ2 低減手段として有効である。一
方、流動床表面及び気泡の破裂部に燃料用空気又は酸素
を噴霧して微粉の未燃炭素を燃焼させることによって、
流動床表面の温度を９００℃以上に維持することがで
き、Ｎ2 Ｏを大幅に低減させることができる。
【００２６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、加
圧流動床ボイラの流動床内に粗粒の石炭等の燃料、粗粒
の石灰石及び超微粒石灰石を共存させることで最適な流
動床を形成し、ＳＯ2 と反応する石灰石の反応表面積を
最大限に有効活用することが可能となり、ＳＯ2 の発生
を大幅に低減することができる。
圧流動床ボイラの流動床内に粗粒の石炭等の燃料、粗粒
の石灰石及び超微粒石灰石を共存させることで最適な流
動床を形成し、ＳＯ2 と反応する石灰石の反応表面積を
最大限に有効活用することが可能となり、ＳＯ2 の発生
を大幅に低減することができる。
【００２７】また、さらに、流動床表面と気泡の破裂箇
所に燃焼用空気又は酸素を噴霧して流動床から排出され
る未燃炭素を燃焼させ、流動床表面に温度を９００〜１
０００℃に維持するという簡単な方法で、地球温室効果
および成層圏オゾン層破壊の原因物質である亜酸化窒素
（Ｎ2 Ｏ）を容易に効果的に低減することができる。
所に燃焼用空気又は酸素を噴霧して流動床から排出され
る未燃炭素を燃焼させ、流動床表面に温度を９００〜１
０００℃に維持するという簡単な方法で、地球温室効果
および成層圏オゾン層破壊の原因物質である亜酸化窒素
（Ｎ2 Ｏ）を容易に効果的に低減することができる。
【図１】本発明の一実施例に用いられる加圧流動床ボイ
ラの縦断面図である。
ラの縦断面図である。
１ 流動床 ２ 水冷壁 ３ 分散板 ３ａ 小孔 ４ フリーボード ５ 石炭 ６ 粗粒石灰石 ６ａ 超微粒石灰石 ７ 石炭の供給ノズル ８ 石灰石の供給ノズル ９ 空気 １０ 空気供給ノズル １１ 風箱 １２ 冷却管 １３ 冷却水 １４ 冷却水 １５ 排出管 １６ 排出口 １７ 燃焼排ガス １８ 燃焼用空気ノズル １９ 空気（又は酸素）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−222304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−77605（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−83507（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−28909（ＪＰ，Ｕ) 国際公開87／7528（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23C 11/02 301 F23C 11/02 304 F23C 11/02 310
Claims (2)
- 【請求項１】 加圧流動床ボイラの流動床を形成してい
る粗粒の石炭と粗粒の石灰石中に流動床重量の３％以下
の超微粒の石灰石を供給して炉内脱硫を行わせることを
特徴とする加圧流動床ボイラの炉内脱硫方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の加圧流動床ボイラの炉
内脱硫方法において、加圧流動床ボイラの流動床表面と
気泡の破裂個所に空気又は酸素を噴霧して流動床から排
出される微粉の未燃炭素を燃焼させ、流動床表面温度を
９００℃〜１０００℃に制御して亜酸化窒素を熱分解し
て除去することを特徴とする加圧流動床ボイラの炉内脱
硫脱硝方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313310A JP2994887B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 加圧流動床ボイラの炉内脱硫・脱硝方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4313310A JP2994887B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 加圧流動床ボイラの炉内脱硫・脱硝方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06159614A JPH06159614A (ja) | 1994-06-07 |
| JP2994887B2 true JP2994887B2 (ja) | 1999-12-27 |
Family
ID=18039685
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4313310A Expired - Fee Related JP2994887B2 (ja) | 1992-11-24 | 1992-11-24 | 加圧流動床ボイラの炉内脱硫・脱硝方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994887B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115178195B (zh) * | 2022-07-12 | 2023-07-07 | 中国石油大学(华东) | 一种加压鼓泡流化床冷模实验装置 |
-
1992
- 1992-11-24 JP JP4313310A patent/JP2994887B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06159614A (ja) | 1994-06-07 |
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