JP3095499B2 - 流動層燃焼ボイラ - Google Patents
流動層燃焼ボイラInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は原動機製品の流動層方式
の流動層燃焼ボイラに関する。
の流動層燃焼ボイラに関する。
【０００２】
【従来の技術】気泡型流動層燃焼では、従来、空気の多
段投入によりＮＯｘ発生の抑制は可能であったが、脱硫
は層内で行なわれるため、ＮＯｘ，ＳＯｘ両者を抑制す
る事が困難であった。また、流動層温度の制御機構もな
く、燃料、ボイラ負荷等の変化に対応する事も困難であ
った。
段投入によりＮＯｘ発生の抑制は可能であったが、脱硫
は層内で行なわれるため、ＮＯｘ，ＳＯｘ両者を抑制す
る事が困難であった。また、流動層温度の制御機構もな
く、燃料、ボイラ負荷等の変化に対応する事も困難であ
った。
【０００３】図２に従来の流動層ボイラの一実施例を示
す。同図に示すように、火炉１１下部には１次空気１２
が投入され、流動層１３が形成される。燃料としての石
炭１４は流動層１３内に投入され、脱硫剤（石灰石等）
１５とともに層内で燃焼、脱硫反応が進行する。
す。同図に示すように、火炉１１下部には１次空気１２
が投入され、流動層１３が形成される。燃料としての石
炭１４は流動層１３内に投入され、脱硫剤（石灰石等）
１５とともに層内で燃焼、脱硫反応が進行する。
【０００４】火炉１１の中間点より２次空気１６を投入
するが、ＮＯｘ抑制のためこの量を増加させると流動層
内の空気比が低下し脱硫反応が起きにくくなるという欠
点がある。火炉１１を出た燃焼ガスは、火炉上部伝熱面
１７、対流伝熱面１８で冷却され、集塵装置を経て大気
へ放出される。一方、ガス中から分離された未燃分は、
未燃灰リサイクル１９を経て流動層内へ投入される。
尚、流動層１３の内部には、層温度を制御するために層
内管２０が設置されている。
するが、ＮＯｘ抑制のためこの量を増加させると流動層
内の空気比が低下し脱硫反応が起きにくくなるという欠
点がある。火炉１１を出た燃焼ガスは、火炉上部伝熱面
１７、対流伝熱面１８で冷却され、集塵装置を経て大気
へ放出される。一方、ガス中から分離された未燃分は、
未燃灰リサイクル１９を経て流動層内へ投入される。
尚、流動層１３の内部には、層温度を制御するために層
内管２０が設置されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、気泡型流動
層燃焼方式においては、二段燃焼はＮＯｘ低減手段とし
て従来から採用されているが、二段燃焼を行なうと、流
動層内の空気比が低下し、酸化雰囲気下での反応である
石灰石による脱硫反応が防げられるという問題がある。
また、流動層燃焼は、一般に８００〜９００℃の低温燃
焼であるため、Ｎ2Ｏの発生量が多く、ダイオキシンの
分解にも充分な温度となっていないという不具合があ
る。
層燃焼方式においては、二段燃焼はＮＯｘ低減手段とし
て従来から採用されているが、二段燃焼を行なうと、流
動層内の空気比が低下し、酸化雰囲気下での反応である
石灰石による脱硫反応が防げられるという問題がある。
また、流動層燃焼は、一般に８００〜９００℃の低温燃
焼であるため、Ｎ2Ｏの発生量が多く、ダイオキシンの
分解にも充分な温度となっていないという不具合があ
る。
【０００６】本発明は上記問題に鑑み、ＮＯｘ，ＳＯｘ
の発生を抑制しつつ流動層温度の制御を可能とした流動
層燃焼ボイラを提供することを目的とする。
の発生を抑制しつつ流動層温度の制御を可能とした流動
層燃焼ボイラを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明に係る流動層燃焼ボイラの構成は、石油，油，ガス，
各種廃棄物等を燃料とし、石灰石等を脱硫剤として使用
する流動層燃焼方式のボイラであって、火炉下部に気泡
型流動層となる濃厚層を有し、該濃厚層の空気比を理論
燃焼空気量の０．５〜０．８の還元雰囲気を形成したガ
ス化１次燃焼域と、上記層上に２次空気投入口を設け、
２次空気投入後の空気比を理論燃焼空気量の０．８〜
１．０としてＮＯｘ分解領域を形成した２次脱硝燃焼域
と、該２次脱硝燃焼域の上部に３次空気投入口を設け、
未燃ガス燃焼による雰囲気温度の上昇によるＮ2Ｏ，ダ
イオキシン分解領域を形成した３次高温完全燃焼域と、
火炉出口部に伝熱管のガス流速が下部燃焼炉の空塔速度
よりも早くなる伝熱管群を設置し、伝熱管群出口の空塔
速度を下部燃焼炉の空塔速度よりも遅くして伝熱管群上
部に粒子の滞留する領域を形成すると共に、伝熱面積を
適宜選定して雰囲気ガス温度８００℃〜９００℃の脱硫
反応域を形成した脱硫域とを具備してなることを特徴と
する。
明に係る流動層燃焼ボイラの構成は、石油，油，ガス，
各種廃棄物等を燃料とし、石灰石等を脱硫剤として使用
する流動層燃焼方式のボイラであって、火炉下部に気泡
型流動層となる濃厚層を有し、該濃厚層の空気比を理論
燃焼空気量の０．５〜０．８の還元雰囲気を形成したガ
ス化１次燃焼域と、上記層上に２次空気投入口を設け、
２次空気投入後の空気比を理論燃焼空気量の０．８〜
１．０としてＮＯｘ分解領域を形成した２次脱硝燃焼域
と、該２次脱硝燃焼域の上部に３次空気投入口を設け、
未燃ガス燃焼による雰囲気温度の上昇によるＮ2Ｏ，ダ
イオキシン分解領域を形成した３次高温完全燃焼域と、
火炉出口部に伝熱管のガス流速が下部燃焼炉の空塔速度
よりも早くなる伝熱管群を設置し、伝熱管群出口の空塔
速度を下部燃焼炉の空塔速度よりも遅くして伝熱管群上
部に粒子の滞留する領域を形成すると共に、伝熱面積を
適宜選定して雰囲気ガス温度８００℃〜９００℃の脱硫
反応域を形成した脱硫域とを具備してなることを特徴と
する。
【０００８】
【作用】前記構成において、気泡流動層域では、理論燃
焼用空気の0.５〜0.８倍の１次空気を投入し、還元雰囲
気でガス化燃焼を行なう。流動層上方に導かれた未燃ガ
スは、層上に投入された２次空気で一部燃焼し、空気比
０．８〜１．０の高温還元雰囲気を形成し、ＮＯｘの還
元分解反応が進行する。２次空気投入後の残留未燃ガス
は、３次空気投入により燃焼し、高温酸化雰囲気を形成
し、Ｎ2Ｏ、ダイオキシンの分解を促進する。炉出口の
燃焼ガスは酸素を含んではいるが高温状態であり、脱硫
反応に適した温度まで冷却する必要が有る。炉出口に設
置した冷却面は、このガスを冷却する目的と、燃焼炉と
脱硫部とを分割する役割を持っている。炉下部より上昇
してきた石灰石を含む微粒子は、炉出口冷却面を通過し
て炉上部の脱硫域に達する。冷却面内のガス速度は、炉
下部より早くなる様寸法が決められており、冷却面出口
のガス速度は炉下部より遅くなる様寸法が決められてい
るため、炉を上昇してきた粒子の一部は冷却面上部で落
下、上昇をくり返す。そして、炉上部に石灰石を含む濃
厚な微粒子の群が形成され、この部分の温度雰囲気を８
００〜８５０℃に維持する事により、脱硫反応を促進す
る事が出来る。
焼用空気の0.５〜0.８倍の１次空気を投入し、還元雰囲
気でガス化燃焼を行なう。流動層上方に導かれた未燃ガ
スは、層上に投入された２次空気で一部燃焼し、空気比
０．８〜１．０の高温還元雰囲気を形成し、ＮＯｘの還
元分解反応が進行する。２次空気投入後の残留未燃ガス
は、３次空気投入により燃焼し、高温酸化雰囲気を形成
し、Ｎ2Ｏ、ダイオキシンの分解を促進する。炉出口の
燃焼ガスは酸素を含んではいるが高温状態であり、脱硫
反応に適した温度まで冷却する必要が有る。炉出口に設
置した冷却面は、このガスを冷却する目的と、燃焼炉と
脱硫部とを分割する役割を持っている。炉下部より上昇
してきた石灰石を含む微粒子は、炉出口冷却面を通過し
て炉上部の脱硫域に達する。冷却面内のガス速度は、炉
下部より早くなる様寸法が決められており、冷却面出口
のガス速度は炉下部より遅くなる様寸法が決められてい
るため、炉を上昇してきた粒子の一部は冷却面上部で落
下、上昇をくり返す。そして、炉上部に石灰石を含む濃
厚な微粒子の群が形成され、この部分の温度雰囲気を８
００〜８５０℃に維持する事により、脱硫反応を促進す
る事が出来る。
【０００９】
【実施例】以下、本発明に係る流動層ボイラの好適な一
実施例を図面を参照して説明する。図１は本実施例に係
る流動層ボイラの概念図を示す。同図に示すように、気
泡型流動層となる濃厚層を有する火炉２１内には、火炉
下部から火炉上部へ向ってガス化１次燃焼域２２、２次
脱硝燃焼域２３、３次高温完全燃焼域２４及び火炉上部
出口に脱硫域２５を各々機能別に形成してなり、例えば
石炭，油，ガス，各種廃棄物等を燃料２６とし石灰石等
を脱硫剤２７として使用することで気泡型流動層燃焼を
行っている。
実施例を図面を参照して説明する。図１は本実施例に係
る流動層ボイラの概念図を示す。同図に示すように、気
泡型流動層となる濃厚層を有する火炉２１内には、火炉
下部から火炉上部へ向ってガス化１次燃焼域２２、２次
脱硝燃焼域２３、３次高温完全燃焼域２４及び火炉上部
出口に脱硫域２５を各々機能別に形成してなり、例えば
石炭，油，ガス，各種廃棄物等を燃料２６とし石灰石等
を脱硫剤２７として使用することで気泡型流動層燃焼を
行っている。
【００１０】ガス化１次燃焼域２２は、濃厚層としての
気泡型の流動層２８が形成され、投入された燃料例えば
石炭２６はここで導入される１次空気２９によって燃焼
される。ここで、導入する１次空気２９の量は濃厚層の
空気比を理論燃焼空気量の０．５〜０．８としており、
還元雰囲気を形成し、上記石炭２６は還元燃焼となる。
低ＮＯｘ燃焼を行なうには、この空気比の範囲が望まし
い。
気泡型の流動層２８が形成され、投入された燃料例えば
石炭２６はここで導入される１次空気２９によって燃焼
される。ここで、導入する１次空気２９の量は濃厚層の
空気比を理論燃焼空気量の０．５〜０．８としており、
還元雰囲気を形成し、上記石炭２６は還元燃焼となる。
低ＮＯｘ燃焼を行なうには、この空気比の範囲が望まし
い。
【００１１】２次脱硝燃焼域２３は、上記流動層２８の
上方から導入する２次空気投入口を設け、投入後の空気
比が理論燃焼空気量の０．８〜１．０となる２次空気３
０を投入し、流動層２８から上昇する未燃ガスの一部を
燃焼し、３次空気投入までの間に脱硝反応に最適な雰囲
気を形成している。
上方から導入する２次空気投入口を設け、投入後の空気
比が理論燃焼空気量の０．８〜１．０となる２次空気３
０を投入し、流動層２８から上昇する未燃ガスの一部を
燃焼し、３次空気投入までの間に脱硝反応に最適な雰囲
気を形成している。
【００１２】３次高温完全燃焼域２４は３次空気投入口
を設け、未燃ガス燃焼による雰囲気温度の上昇によるＮ
2Ｏ、ダイオキシンを、３次空気３１の導入により火炉
上部伝熱面３２までの間で高温の酸化雰囲気を形成し、
完全燃焼させている。
を設け、未燃ガス燃焼による雰囲気温度の上昇によるＮ
2Ｏ、ダイオキシンを、３次空気３１の導入により火炉
上部伝熱面３２までの間で高温の酸化雰囲気を形成し、
完全燃焼させている。
【００１３】脱硫域２５は火炉出口部近傍に設けられた
伝熱管群よりなる火炉上部伝熱面３２を有し、伝熱管の
ガス流速が下部燃焼炉の空塔速度よりも早くすると共
に、伝熱管出口の空塔速度を下部燃焼炉の空塔速度より
も遅くすることで伝熱管群上部に粒子の滞留する領域を
形成している。すなわち、炉を上昇してきた粒子の一部
は冷却面上部で落下，上昇をくり返すこととなる。そし
て、伝熱面積を適宜選定することで脱硫反応に最適な雰
囲気ガス温度８００〜９００℃の脱硫反応域をサイクロ
ン３３までの間に形成することとなる。
伝熱管群よりなる火炉上部伝熱面３２を有し、伝熱管の
ガス流速が下部燃焼炉の空塔速度よりも早くすると共
に、伝熱管出口の空塔速度を下部燃焼炉の空塔速度より
も遅くすることで伝熱管群上部に粒子の滞留する領域を
形成している。すなわち、炉を上昇してきた粒子の一部
は冷却面上部で落下，上昇をくり返すこととなる。そし
て、伝熱面積を適宜選定することで脱硫反応に最適な雰
囲気ガス温度８００〜９００℃の脱硫反応域をサイクロ
ン３３までの間に形成することとなる。
【００１４】よって流動層２８から飛散した脱硫剤２７
は火炉２１、火炉上部伝熱面３２を通過し火炉出口の脱
硫域２５で減速され、濃度の高い脱硫雰囲気が形成さ
れ、ＳＯｘが脱硫剤に吸着される。
は火炉２１、火炉上部伝熱面３２を通過し火炉出口の脱
硫域２５で減速され、濃度の高い脱硫雰囲気が形成さ
れ、ＳＯｘが脱硫剤に吸着される。
【００１５】火炉出口の脱硫域２５から飛散した粒子は
下端に循環粒子ホッパ３４を備えたサイクロン３３で捕
集され、当該循環粒子ホッパ３４で貯えられ、次いで当
該循環粒子ホッパ３４出口に設けられた循環粒子調整バ
ルブ３５により循環流動層を制御し、流動層式熱交換器
流動用ガス３６を導入する流動層式熱交換器３７に導か
れる。
下端に循環粒子ホッパ３４を備えたサイクロン３３で捕
集され、当該循環粒子ホッパ３４で貯えられ、次いで当
該循環粒子ホッパ３４出口に設けられた循環粒子調整バ
ルブ３５により循環流動層を制御し、流動層式熱交換器
流動用ガス３６を導入する流動層式熱交換器３７に導か
れる。
【００１６】流動層式熱交換器３７の中には、層内管３
８が設置されており、循環灰を冷却後前記流動層２８に
戻すことにより、燃焼温度の制御が可能となる。
８が設置されており、循環灰を冷却後前記流動層２８に
戻すことにより、燃焼温度の制御が可能となる。
【００１７】また、粒子が分離されたガスは、その後サ
イクロン３３の出口から対流伝熱面３９を経て冷却後、
集塵器、煙突へと導かれている。
イクロン３３の出口から対流伝熱面３９を経て冷却後、
集塵器、煙突へと導かれている。
【００１８】
【発明の効果】以上、実施例と共に説明したように、本
発明に係る流動層燃焼ボイラは、燃料の燃焼過程をガス
化１次燃焼域、２次脱硝燃焼域、３次高温完全燃焼域及
び脱硫域というプロセスに分け、それぞれ最適な条件を
実現し、ＮＯｘ，ＳＯｘの発生を抑制しつつ流動層温度
の制御を可能とするという効果を奏する。
発明に係る流動層燃焼ボイラは、燃料の燃焼過程をガス
化１次燃焼域、２次脱硝燃焼域、３次高温完全燃焼域及
び脱硫域というプロセスに分け、それぞれ最適な条件を
実現し、ＮＯｘ，ＳＯｘの発生を抑制しつつ流動層温度
の制御を可能とするという効果を奏する。
【図１】本実施例に係る流動層燃焼ボイラの概念図であ
る。
る。
【図２】従来技術に係る流動層燃焼ボイラの概念図であ
る。
る。
２１ 火炉 ２２ ガス化１次燃焼域 ２３ ２次脱硝燃焼域 ２４ ３次高温完全燃焼域 ２５ 脱硫域 ２６ 燃料 ２７ 脱硫剤 ２８ 流動層 ２９ １次空気 ３０ ２次空気 ３１ ３次空気 ３２ 火炉上部伝熱面 ３３ サイクロン ３４ 循環粒子ホッパ ３５ 循環粒子調整バルブ ３６ 流動層式熱交換器流動層用ガス ３７ 流動層式熱交換器 ３８ 層内管 ３９ 対流伝熱面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤間 幸久 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工業株式会社 長崎研究所内 (72)発明者 田頭 健二 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三菱重工業株式会社 長崎研究所内 (56)参考文献 特開 昭64−79503（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247407（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−66210（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23C 10/00 - 10/32 F22B 1/02 F23G 5/30
Claims (3)
- 【請求項１】 石油，油，ガス，各種廃棄物等を燃料と
し、石灰石等を脱硫剤として使用する流動層燃焼方式の
ボイラであって、 火炉下部に気泡型流動層となる濃厚層を有し、該濃厚層
の空気比を理論燃焼空気量の０. ５〜０. ８の還元雰囲
気を形成したガス化１次燃焼域と、 上記層上に２次空気投入口を設け、２次空気投入後の空
気比を理論燃焼空気量の０. ８〜１. ０としてＮＯｘ分
解領域を形成した２次脱硝燃焼域と、 該２次脱硝燃焼域の上部に３次空気投入口を設け、未燃
ガス燃焼による雰囲気温度の上昇によるＮ2Ｏ，ダイオ
キシン分解領域を形成した３次高温完全燃焼域と、 火炉出口部に伝熱管のガス流速が下部燃焼炉の空塔速度
よりも早くなる伝熱管群を設置し、伝熱管群出口の空塔
速度を下部燃焼炉の空塔速度よりも遅くして伝熱管群上
部に粒子の滞留する領域を形成すると共に、伝熱面積を
適宜選定して雰囲気ガス温度８００℃〜９００℃の脱硫
反応域を形成した脱硫域とを具備してなることを特徴と
する流動層燃焼ボイラ。 - 【請求項２】 請求項１記載の流動層燃焼ボイラにおい
て、 脱硫域出口部に脱硫反応域から飛散した脱硫剤及び未燃
分を捕集するサイクロンと、該サイクロン下部にこれら
の粒子を貯えるホッパと、該ホッパ出口に粒子の循環量
を制御する循環粒子調整バルブとを設けてなることを特
徴とする流動層燃焼ボイラ。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の流動層燃焼ボイラ
において、 サイクロン捕集粒子を流動層式熱交換器に導き、冷却粒
子量を制御しながら火炉に再投入し燃焼温度を制御可能
することを特徴とする流動層燃焼ボイラ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03345821A JP3095499B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 流動層燃焼ボイラ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03345821A JP3095499B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 流動層燃焼ボイラ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05180413A JPH05180413A (ja) | 1993-07-23 |
| JP3095499B2 true JP3095499B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=18379207
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03345821A Expired - Fee Related JP3095499B2 (ja) | 1991-12-27 | 1991-12-27 | 流動層燃焼ボイラ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095499B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07198111A (ja) * | 1993-12-29 | 1995-08-01 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 循環流動層ボイラにおけるコンバスタ内温度制御方式 |
| JPH1182968A (ja) * | 1997-09-08 | 1999-03-26 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Ｒｄｆ焚き循環流動層炉 |
| JP4817459B2 (ja) * | 2007-12-10 | 2011-11-16 | メタウォーター株式会社 | 汚泥の焼却装置及びこれを用いた汚泥の焼却方法 |
| JP5435973B2 (ja) * | 2009-01-30 | 2014-03-05 | メタウォーター株式会社 | 流動焼却炉 |
| JP5336898B2 (ja) * | 2009-03-27 | 2013-11-06 | 三菱重工業株式会社 | 気泡型流動床ボイラ及びその運転方法 |
| CN106989386A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-07-28 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种深度抑氮超低排放的循环流化床锅炉 |
| JP7075574B2 (ja) * | 2017-05-29 | 2022-05-26 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 有機性廃棄物の燃焼炉及び該燃焼炉を用いた有機性廃棄物の処理システム |
| CN114135897B (zh) * | 2021-11-24 | 2023-12-19 | 吉林省电力科学研究院有限公司 | 一种燃用高硫煤锅炉在线监控方法 |
-
1991
- 1991-12-27 JP JP03345821A patent/JP3095499B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05180413A (ja) | 1993-07-23 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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