JP3801549B2 - Combustion method of low melting point metal containing fuel using circulating fluidized bed combustor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、循環流動層燃焼装置を用いた、低融点金属含有燃料の燃焼方法に関する。特に、サイクロン内に低融点金属に由来する付着物が付着するのを防止する燃焼方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、例えばRDF(Refuse Derived Fuel:ゴミ固化燃料)や、都市ごみ、産業廃棄物を効率的に燃焼させるための燃焼装置として、循環流動層燃焼装置が用いられている。
図1は、循環流動層燃焼装置の概念図である。図1に示すように循環流動層燃焼装置は、コンバスタ1、サイクロン2を主要な要素とする。このような燃焼装置は、以下の特許文献1〜3に記載されている。
【0003】
コンバスタ1には、例えば珪砂等の流動材の粒子を収納する。また、コンバスタ1の底部からコンバスタ1内に空気を送り込む。この空気のコンバスタ下部から上部への流れにより、コンバスタ1内に投入された燃料は上記粒子と共に巻き上げられ、いわゆる高速流動層を形成する。燃料は、高速流動層において粒子との接触を繰り返し、効果的に燃焼する。このときの燃焼温度は、通常800℃から900℃である。
上記コンバスタ内で高速流動層を形成している粒子等は、サイクロン2に送られ、ここで、流動材等の粒子と排ガスに分離される。分離された未燃分はシールポット3にてさらに分離され、流動層熱交換手段4を経てコンバスタ1に循環するもの(低温粒子循環ライン5)と、コンバスタ1に直接循環されるもの(高温粒子循環ライン6)とに配分される。流動層熱交換手段4により冷却した粒子等をコンバスタ1に戻すことで、コンバスタ1内の燃焼温度を調節する。
【0004】
コンバスタ1内で生成した灰は必要に応じて抜き出し、系外に排出し、別途処理する。また、サイクロン2により未燃分を分離された排ガスは排ガス熱交換手段7で熱交換され、その後該ガス中の煤塵を除去するバグフィルタ8を通過した後、誘引ファン9により、煙突10を介して大気に放出する。
【0005】
ところで、このような燃料の中には、アルミニウム等の低融点の金属を含むものがある。例えば、気密度を上げるため、紙容器の内側にアルミニウム層を設けることが行われているが、そのような紙容器を含む廃棄物中のアルミニウムを別途除去することは実用的に不可能である。このような低融点金属を含む燃料を燃焼させるとき、燃料に含まれる低融点の金属が、上記サイクロン2内、特にサイクロン2の出口に設けられたサイクロンの内筒に灰として付着することがある。
【0006】
このような付着物は非常に硬く、これを除去するには、サイクロン2を形成する耐火材ごと打ち壊さなければならないことがある。一般的に、このような燃焼装置で発生するエネルギーは発電装置やその他の熱源として利用されているため、このような付着物の除去作業に伴い燃焼装置を停止させることは、プラント全体の操業に影響を与えるため、非常に非経済的である。さらに、このような付着物が落下した場合、サイクロン2がつまり、燃焼装置を運転できなくなる恐れもある。
【0007】
【特許文献1】
特開平9−89214号公報
【特許文献2】
特開2002−5413号公報
【特許文献3】
特開2002−162002号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、循環流動層燃焼装置を用いて、低融点金属を含有する燃料を燃焼させるときに、サイクロン内に低融点金属に由来する付着物の付着を防止する燃焼方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、内部に流動材粒子を収納し、高速流動層を形成するコンバスタと、該コンバスタの出口に設けられ、該コンバスタから排出された未燃分と排ガスとを分離するサイクロンとを備え、該サイクロンで捕集した未燃分を上記コンバスタに循環投入する循環流動層燃焼装置を用いた、低融点金属含有燃料の燃焼方法であって、燃料中の低融点金属の含有量が多い程、コンバスタの差圧を増加させることで、該循環流動層燃焼装置内の付着物の堆積を防止する燃焼方法を提供する。
【0010】
ここで、コンバスタの「差圧」とは、コンバスタの底部の圧力とコンバスタの出口の圧力の差であり、コンバスタの粒子保有量に対応する。つまり、コンバスタの出口と比べて、コンバスタの底部にはコンバスタ内部に収納されている流動材粒子の重さの分だけ高い圧力がかかっている。このため、コンバスタ内の粒子の量をコンバスタの差圧として表すことができる。例えば、コンバスタ内の差圧が14kPaとは、コンバスタ内に1m2当たり約1.4tの砂が存在することに相当する。
【0011】
また、特に限定されるものではないが、低融点の金属としてアルミニウム、鉛、亜鉛等が挙げられる。一般的にRPF(Refuse Paper and Plastic Fuel)と呼ばれる、廃紙や廃プラスチックを成形した燃料には、このような低融点の金属が含まれる。
【0012】
本発明によると、燃料の低融点金属の含有量が多い程、コンバスタの差圧を増加させることで、サイクロン内に低融点金属に由来する灰が付着することなく、循環流動層燃焼装置の運転を続けることができる。
【0013】
なお、燃料の低融点金属の含有量X(重量%)に対して、コンバスタの差圧P(kPa)を、以下に示す式(1)により与えられる範囲に定めるのが、好ましい。
P≧2×X+3.5・・・(1)
また、燃料の低融点金属の含有量X(重量%)に対して、コンバスタの差圧P(kPa)を、以下に示す式(2)により与えられる範囲に定めると、さらに好ましい。
P≧3.5×X+3.5・・・(2)
【0014】
また、前記含有量Xが1重量%の場合には前記差圧を7kPa以上のある値とし、前記含有量Xが1重量%より大きく3重量%以下である場合には、前記差圧を該ある値より大きな値とすることもできる。
【0015】
なお、RPF等の燃料に含まれる低融点金属の量は、通常1重量%程度、多くても3重量%程度であるので、コンバスタの差圧を約10kPa、さらに好ましくは約14kPaとすれば十分に本発明による効果を得ることができる。
【0016】
本発明にかかる燃焼方法によると、燃料に含まれていた低融点金属はサイクロン内部に付着しない。
これは、本発明者らの、EPMA分析(Electron Probe Micro−Analysis:X線マイクロアナライザ)や、XRD分析(X−ray Diffraction:X線回折)による結果から、以下のように説明できる。すなわち、燃料に含まれていた低融点金属は、燃焼装置内で以下のように挙動するものと考えられるが、本発明はこのようなメカニズムに限定されるものではない。なお、説明の便宜上、低融点金属がアルミニウム(以下「Al」と記す)である場合について説明する。
【0017】
1.コンバスタ内の温度は通常800〜900℃であり、金属Alの融点は660℃とこれよりも低い。このため、炉内に投入された燃料に含まれる金属Alは溶解する。同時に、その表面にはAl2O3の酸化皮膜が形成される。
2.高速流動層において、表面は酸化皮膜で覆われ、内部は溶解しているAlに流動材粒子が衝突すると、溶解しているAlは流動材粒子に付着する。あるいは、Alは破砕され微小な粒子となる。
3.流動材粒子の表面に付着した金属Alは、Ca等と共晶塩を形成し皮膜を作る。また、流動材粒子のくぼんだ部分に入り込んだ金属Alは、露出している表面しか酸化されず、金属形態を維持する。
4.Al等は、サイクロンへ流入するまで、このような微小粒子化等のプロセスを高速流動層内で繰り返す。本発明によると、コンバスタに高い差圧をかけるため、高速流動層においてAlは10〜20μm程度にまで十分に微小粒子化する。
5.サイクロン内では粒子の流れが激しいため、流動材粒子に付着していた金属Alは遊離する。遊離した金属AlはAl2O3の酸化皮膜を作り、もし形成されるAl粒子が十分に小さければ、サイクロン後部の煙道へと飛散する。高速流動層内で十分に微小粒子化されたAlはサイクロンにて捕集されず、後部の煙道へと飛散する。
【0018】
しかしながら、コンバスタの差圧が低い場合、高速流動層内でのAlのかたまりの縮小化が十分に行われないことがあると考えられる。このとき、Al粒は煙道へと飛散できずにサイクロンに捕集される。このようなAlがサイクロンに蓄積し、頑強な付着物を形成すると考えられる。
【0019】
ここで、温度の変化に対する金属Alの粘性係数の変化を850℃における粘性係数を基準として図3に示す。図3に示すように、温度を高くすると、溶融している金属Alの粘性が減少する。このため、コンバスタの燃焼温度を高くすると、金属Alの粘性は減少し、金属Alはコンバスタ内において流動材の凹内へ入り込みやすくなる。
【0020】
実際に、高いコンバスタ温度で流動床ボイラを運転したとき、コンバスタ上部の粒子中に大型の金属Alが存在していることが、本発明者らのEPMAによる分析結果から分かった。この粒子がサイクロンに入った時、旋回、衝突による衝撃で金属Alは遊離するが、十分に微小粒子化せずにサイクロンへ付着すると考えられる。逆に言えば、コンバスタ温度が比較的に低いと、金属Alは、流動材その他のコンバスタ上部に見られる粒子から独立した微小粒子となって、サイクロンを通過しやすくなるものと考えられる。
【0021】
このように、コンバスタの燃焼温度が高い場合には灰の付着性が増加するために、サイクロン内筒を通過する時に灰がサイクロン内筒の壁面に取り込まれる可能性が高くなる。また、あまり温度が低いと燃料の燃え切り性が低下するので、好ましくない。このため、前記コンバスタの燃焼温度は、700℃以上870℃以下であると好ましく、特に840℃以上860℃以下が好ましい。
【0022】
なお、本発明にかかる燃焼方法によると、粒子が造粒するという問題もない。粒子の造粒とは、循環流動層燃焼装置の運転に伴い、高速流動層を形成する流動材粒子が巨大化していく現象をいう。この現象の原因は、次のように考えることができる。溶解したAlがバインダとして働き、流動材粒子同士が結合することで、造粒する。あるいは、燃焼の過程で、流動在粒子表面へのAlとCa等による皮膜の形成が繰り返されることで、流動材粒子が大きくなり、造粒する。
【0023】
本発明によると、コンバスタに高い差圧をかけるため、高速流動層における粒子の濃度が高く、また粒子の流動状態が良好となる。このため、粒子同士は激しく、かつ多数回にわたり衝突を繰り返す。このため、粒子同士の結合は破壊され、あるいは、粒子に形成した皮膜は磨耗し、造粒しないと考えられる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明にかかる燃焼方法は、上記した循環流動層燃焼装置を用いて行うことができる。上記したものと同じ要素に関しては、重複を避けるためにここでは説明しない。
【0025】
本発明における燃料として、日本工業規格(JIS M8812)に定められる石炭類及びコークス類工業分析法(当該規格で定められていない固形燃料に関しては準用)に基づき測定された、揮発成分(VM)と固定炭素(FC)の比率(FC/VM)が0.5以下の燃料が好ましい。このような燃料には、例えば、都市ゴミを固化してなるRDFや、RPFが含まれる。これらの燃料に含まれる低融点金属の量は、ICP分析(Inductively Coupled Plasma)等の方法で測定することができる。
【0026】
燃料の低融点金属の含有量X(重量%)に対して、コンバスタの差圧P(kPa)を、好ましくは、上記した式(1)により与えられる範囲に定め、さらに好ましくは、上記した式(2)により与えられる範囲に定める。
【0027】
なお、上記したように、RPF等の燃料に含まれる低融点金属の量は、通常1重量%程度、多くても3重量%程度であるので、コンバスタの差圧を約10kPa、さらに好ましくは約14kPaとすれば十分である。
【0028】
なお、コンバスタの底部とコンバスタの上部出口にそれぞれ圧力測定器を設け、これらにより、コンバスタの底部とコンバスタの上部出口での圧力を測定することで、コンバスタの差圧を測定、あるいは監視することができる。
【0029】
なお、このときのコンバスタ内の燃焼温度は、差圧の値とも関係するが、通常約700〜約1000℃とし、好ましくは約800〜約900℃、さらに好ましくは約830〜約870℃とする。下記の実験例によれば、差圧が14kPaの場合に、確実に低融点金属のサイクロンへの付着を防止するための温度条件としては830〜870℃が好適である。また、コンバスタ内を流れる空気の速度(以下「空塔速度」と呼ぶ)は、通常約1〜約10m/秒とし、好ましくは約2〜約8m/秒、さらに好ましくは約4〜約6m/秒とする。また、空気比は、通常約1.0〜約2.0とし、好ましくは、約1.1〜約1.6、さらに好ましくは、約1.2〜約1.4とする。
【0030】
また、コンバスタに収納する流動材の粒子として、珪砂、燃料の燃焼灰等が利用できる。これらの粒子の平均粒径は、通常0.001〜0.5mmとし、好ましくは0.1〜0.3mm、さらに好ましくは0.15〜0.25mmとする。
【0031】
【実施例】
上記した実施の形態に基づいて、燃焼試験を行った。
本試験では、高さ21m、断面形状400mm×400mmで、全面耐火材構造の循環流動層燃焼装置を用いた。また、燃料として2種類のRPFを使用した。これらはいずれも直径約8mm、長さ約10mmのペレット状であり、それぞれ3.0重量%、1.0重量%の金属Alを含有していた。
【0032】
本試験は、表1に示すように、それぞれのRPFに応じて、コンバスタ差圧を14kPa、あるいは7kPaとし、コンバスタ温度850℃、あるいは900℃、空気比1.2程度、添加剤投入なしで、それぞれ20時間の燃焼試験を行った。このとき、空塔速度は5.5m/sであった。なお、流動材粒子として、平均粒径0.2mmの珪砂を用いた。
【0033】
【表1】
【0034】
図2は、燃料のアルミニウム含量とコンバスタの差圧とサイクロン内への灰の付着との関係を表す。
図2に示すように、3%とRPFの金属Alの含有量が多い場合、7kPaとコンバスタ差圧を低くして燃焼試験を行った場合、サイクロンの内塔に灰の付着が観察された(条件2)。この付着物は灰色で非常に硬く、ガスの流れの方向に向かって成長していた。
しかし、3%とRPFの金属Alの含有量が多い場合でも、14kPaとコンバスタ差圧を高くとするとサイクロン内に付着物の堆積は観察されなかった(条件1)。また、1%とRPFの金属Alの含有量が低い場合には、7kPaとコンバスタ差圧を低くしても、サイクロン内に付着物の堆積は観察されなかった(条件3)。
【0035】
また、図4は、燃料のアルミニウム含量とコンバスタの温度とサイクロン内への灰の付着との関係を表す。図4に示すように、3%とRPFの金属Alの含有量が多く、コンバスタ差圧が14kPaと高い場合でも、コンバスタの温度を850℃とするとサイクロン内に付着物の堆積は観察されなかった(条件1)。
しかし、同様に3%とRPFの金属Alの含有量が多く、コンバスタ差圧が14kPaと高い場合でも、コンバスタの温度を900℃とするとサイクロン内に若干の付着物の堆積が観察された(条件4)。
【0036】
以上の結果は、コンバスタ差圧が低い場合は、溶解、衝突破砕によるRPF中の溶融した金属Alの微小粒子化が進行しにくいという、上記した本発明者らの見解を裏付けるものである。また、コンバスタ温度が高すぎる場合、サイクロンに灰が付着しやすいという、上記した本発明者らの見解を裏付けるものである。
【0037】
なお、本試験における運転状況は、RPF中の金属Alの量によらず、安定していた。また、燃焼温度は、燃焼炉の高さ方向に対し、均一に温度が分布していた。その他ガス性状等、特に問題は見つからなかった。
【0038】
【発明の効果】
上記したところから明らかなように、本発明は、循環流動層燃焼装置を用いて、低融点金属を含有する燃料を燃焼させるときに、サイクロン内に灰が付着しない燃焼方法を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図1】循環流動層燃焼装置の概念図である。
【図2】燃料のアルミニウム含量とコンバスタの差圧とサイクロン内への灰の付着との関係を表す図である。
【図3】温度の変化に対する金属Alの粘性係数の変化を表すグラフである。
【図4】燃料のアルミニウム含量とコンバスタの温度とサイクロン内への灰の付着との関係を表す図である。
【符号の説明】
1 コンバスタ
2 サイクロン
3 シールポット
4 流動層熱交換手段
5 低温粒子循環ライン
6 高温粒子循環ライン
7 排ガス熱交換手段
8 バグフィルタ
9 誘引ファン
10 煙突[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a combustion method of a low melting point metal-containing fuel using a circulating fluidized bed combustion apparatus. In particular, the present invention relates to a combustion method for preventing deposits derived from low melting point metals from adhering to the cyclone.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a circulating fluidized bed combustion apparatus has been used as a combustion apparatus for efficiently burning, for example, RDF (Refuse Delivered Fuel), municipal waste, and industrial waste.
FIG. 1 is a conceptual diagram of a circulating fluidized bed combustion apparatus. As shown in FIG. 1, the circulating fluidized bed combustion apparatus includes a
[0003]
The
Particles or the like forming a high-speed fluidized bed in the combustor are sent to the
[0004]
The ash produced in the
[0005]
By the way, some of these fuels contain a low melting point metal such as aluminum. For example, in order to increase the airtightness, an aluminum layer is provided inside the paper container, but it is practically impossible to separately remove aluminum in the waste containing such a paper container. . When a fuel containing such a low-melting-point metal is burned, the low-melting-point metal contained in the fuel may adhere as ash in the
[0006]
Such deposits are very hard and may need to be destroyed together with the refractory material forming the
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-9-89214 [Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-5413 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-162002
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a combustion method for preventing adhesion of deposits derived from a low melting point metal in a cyclone when a fuel containing a low melting point metal is burned using a circulating fluidized bed combustion apparatus. And
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a combustor that contains fluid material particles therein to form a high-speed fluidized bed, and a cyclone that is provided at the outlet of the combustor and separates unburned matter and exhaust gas discharged from the combustor, A combustion method of a low-melting-point metal-containing fuel using a circulating fluidized bed combustion device that circulates and inputs unburned matter collected by the cyclone into the combustor, and the more the low-melting-point metal content in the fuel is, Provided is a combustion method for preventing the accumulation of deposits in the circulating fluidized bed combustion apparatus by increasing the differential pressure of the combustor.
[0010]
Here, the “differential pressure” of the combustor is the difference between the pressure at the bottom of the combustor and the pressure at the outlet of the combustor, and corresponds to the amount of particles retained in the combustor. That is, as compared with the outlet of the combustor, a higher pressure is applied to the bottom of the combustor by the weight of the fluid material particles housed in the combustor. For this reason, the amount of particles in the combustor can be expressed as a differential pressure of the combustor. For example, the differential pressure is 14kPa in the combustor, equivalent to sand about 1.4t per 1 m 2 is present in the combustor.
[0011]
Further, although not particularly limited, examples of the low melting point metal include aluminum, lead, and zinc. A fuel formed from waste paper or plastic, generally called RPF (Refuse Paper and Plastic Fuel), contains such a low melting point metal.
[0012]
According to the present invention, the greater the content of the low melting point metal in the fuel, the more the combustor differential pressure is increased, so that the ash derived from the low melting point metal does not adhere to the cyclone and the circulating fluidized bed combustion apparatus operates. Can continue.
[0013]
The combustor differential pressure P (kPa) with respect to the low melting point metal content X (% by weight) of the fuel is preferably determined within the range given by the following equation (1).
P ≧ 2 × X + 3.5 (1)
Further, it is more preferable that the differential pressure P (kPa) of the combustor is determined within the range given by the following equation (2) with respect to the low melting point metal content X (wt%) of the fuel.
P ≧ 3.5 × X + 3.5 (2)
[0014]
Further, when the content X is 1% by weight, the differential pressure is set to a certain value of 7 kPa or more, and when the content X is greater than 1% by weight and 3% by weight or less, the differential pressure is It can also be larger than a certain value.
[0015]
The amount of the low melting point metal contained in the fuel such as RPF is usually about 1% by weight, and at most about 3% by weight. Therefore, it is sufficient if the differential pressure of the combustor is about 10 kPa, more preferably about 14 kPa. In addition, the effects of the present invention can be obtained.
[0016]
According to the combustion method of the present invention, the low melting point metal contained in the fuel does not adhere to the inside of the cyclone.
This can be explained as follows from the results of the inventors' EPMA analysis (Electron Probe Micro-Analysis: X-ray microanalyzer) and XRD analysis (X-ray Diffraction: X-ray diffraction). That is, the low melting point metal contained in the fuel is considered to behave as follows in the combustion apparatus, but the present invention is not limited to such a mechanism. For convenience of explanation, the case where the low melting point metal is aluminum (hereinafter referred to as “Al”) will be described.
[0017]
1. The temperature in the combustor is usually 800 to 900 ° C., and the melting point of metal Al is 660 ° C., which is lower than this. For this reason, the metal Al contained in the fuel charged into the furnace is dissolved. At the same time, an oxide film of Al 2 O 3 is formed on the surface.
2. In the high-speed fluidized bed, the surface is covered with an oxide film, and when the fluid material particles collide with the dissolved Al, the dissolved Al adheres to the fluid material particles. Alternatively, Al is crushed into fine particles.
3. Metal Al adhering to the surface of the fluidized material particles forms a eutectic salt with Ca or the like to form a film. Further, the metal Al that has entered the recessed portion of the fluidized material particles is oxidized only on the exposed surface, and maintains the metal form.
4). Al or the like repeats such a process of micronization in the high-speed fluidized bed until it flows into the cyclone. According to the present invention, in order to apply a high differential pressure to the combustor, Al is sufficiently microparticulated to about 10 to 20 μm in the high-speed fluidized bed.
5). Since the flow of particles is intense in the cyclone, the metallic Al adhering to the fluidized material particles is released. The released metal Al forms an oxide film of Al 2 O 3 , and if the Al particles formed are sufficiently small, they are scattered into the flue at the rear of the cyclone. Al finely divided into fine particles in the high-speed fluidized bed is not collected by the cyclone but scattered to the rear flue.
[0018]
However, when the combustor differential pressure is low, it is considered that the reduction of the mass of Al in the high-speed fluidized bed may not be sufficiently performed. At this time, the Al particles cannot be scattered into the flue and are collected by the cyclone. It is thought that such Al accumulates in the cyclone and forms a strong deposit.
[0019]
Here, the change of the viscosity coefficient of metal Al with respect to the change of temperature is shown in FIG. 3 with the viscosity coefficient at 850 ° C. as a reference. As shown in FIG. 3, when the temperature is increased, the viscosity of the molten metal Al decreases. For this reason, when the combustion temperature of the combustor is increased, the viscosity of the metal Al decreases, and the metal Al easily enters the recess of the fluidized material in the combustor.
[0020]
In fact, when the fluidized bed boiler was operated at a high combustor temperature, it was found from the results of analysis by EPMA of the present inventors that large metal Al was present in the particles above the combustor. When these particles enter the cyclone, the metal Al is liberated by the impact of swirling and collision, but it is considered that the particles do not become sufficiently fine particles and adhere to the cyclone. In other words, when the combustor temperature is relatively low, it is considered that the metal Al becomes fine particles independent of the particles found on the fluidized material and other combustors and easily passes through the cyclone.
[0021]
Thus, since the adhesion of ash increases when the combustion temperature of the combustor is high, there is a high possibility that the ash is taken into the wall surface of the cyclone inner cylinder when passing through the cyclone inner cylinder. On the other hand, if the temperature is too low, the burn-out property of the fuel is lowered, which is not preferable. For this reason, the combustion temperature of the combustor is preferably 700 ° C. or higher and 870 ° C. or lower, and particularly preferably 840 ° C. or higher and 860 ° C. or lower.
[0022]
In addition, according to the combustion method concerning this invention, there is also no problem that particle | grains granulate. Particle granulation refers to a phenomenon in which fluidized material particles forming a high-speed fluidized bed become enormous with the operation of the circulating fluidized bed combustion apparatus. The cause of this phenomenon can be considered as follows. The dissolved Al acts as a binder, and the fluidized material particles are bonded together to be granulated. Alternatively, in the course of combustion, the formation of a film of Al, Ca, etc. on the surface of the fluidized particles is repeated, whereby the fluidized material particles become larger and granulated.
[0023]
According to the present invention, since a high differential pressure is applied to the combustor, the concentration of particles in the high-speed fluidized bed is high, and the flow state of the particles is good. For this reason, particles collide violently and many times. For this reason, it is considered that the bonds between the particles are broken, or the film formed on the particles is worn and not granulated.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, although embodiment of this invention is described, this invention is not limited to this.
The combustion method according to the present invention can be performed using the above circulating fluidized bed combustion apparatus. The same elements as those described above are not described here to avoid duplication.
[0025]
As the fuel in the present invention, a volatile component (VM) measured based on the coal and coke industrial analysis method (applicable for solid fuel not defined in the standard) defined in Japanese Industrial Standard (JIS M8812) and A fuel having a fixed carbon (FC) ratio (FC / VM) of 0.5 or less is preferable. Such fuel includes, for example, RDF obtained by solidifying municipal waste and RPF. The amount of the low melting point metal contained in these fuels can be measured by a method such as ICP analysis (Inductively Coupled Plasma).
[0026]
The combustor differential pressure P (kPa) with respect to the low melting point metal content X (% by weight) of the fuel is preferably determined within the range given by the above formula (1), and more preferably the above formula. Set to the range given by (2).
[0027]
As described above, the amount of the low melting point metal contained in the fuel such as RPF is usually about 1% by weight, and at most about 3% by weight. Therefore, the differential pressure of the combustor is about 10 kPa, more preferably about 14 kPa is sufficient.
[0028]
It should be noted that a pressure measuring device is provided at each of the bottom of the combustor and the upper outlet of the combustor, and by measuring the pressure at the bottom of the combustor and the upper outlet of the combustor, the differential pressure of the combustor can be measured or monitored. it can.
[0029]
Although the combustion temperature in the combustor at this time is related to the value of the differential pressure, it is usually about 700 to about 1000 ° C., preferably about 800 to about 900 ° C., more preferably about 830 to about 870 ° C. . According to the following experimental example, when the differential pressure is 14 kPa, 830 to 870 ° C. is suitable as the temperature condition for reliably preventing the low melting point metal from adhering to the cyclone. The speed of the air flowing in the combustor (hereinafter referred to as “superficial velocity”) is usually about 1 to about 10 m / second, preferably about 2 to about 8 m / second, more preferably about 4 to about 6 m / second. Seconds. The air ratio is usually about 1.0 to about 2.0, preferably about 1.1 to about 1.6, and more preferably about 1.2 to about 1.4.
[0030]
In addition, silica sand, fuel combustion ash, and the like can be used as particles of the fluidized material stored in the combustor. The average particle diameter of these particles is usually 0.001 to 0.5 mm, preferably 0.1 to 0.3 mm, and more preferably 0.15 to 0.25 mm.
[0031]
【Example】
A combustion test was performed based on the above-described embodiment.
In this test, a circulating fluidized bed combustion apparatus having a height of 21 m and a cross-sectional shape of 400 mm × 400 mm and having a whole refractory material structure was used. Two types of RPF were used as fuel. These were all in the form of pellets having a diameter of about 8 mm and a length of about 10 mm, and contained 3.0% by weight and 1.0% by weight of metal Al, respectively.
[0032]
In this test, as shown in Table 1, the combustor differential pressure was set to 14 kPa or 7 kPa according to each RPF, the combustor temperature was 850 ° C. or 900 ° C., the air ratio was about 1.2, and no additive was added. Each was subjected to a 20 hour combustion test. At this time, the superficial velocity was 5.5 m / s. Note that silica sand having an average particle diameter of 0.2 mm was used as the fluid material particles.
[0033]
[Table 1]
[0034]
FIG. 2 shows the relationship between the aluminum content of the fuel, the combustor differential pressure, and the ash deposition in the cyclone.
As shown in FIG. 2, when the content of metal Al of 3% and RPF is large, ash adhesion was observed on the inner tower of the cyclone when the combustion test was performed with a combustor differential pressure reduced to 7 kPa ( Condition 2). The deposit was gray and very hard and grew in the direction of gas flow.
However, even when the metal Al content of 3% and RPF was large, no deposits were observed in the cyclone when the combustor differential pressure was increased to 14 kPa (Condition 1). When the metal Al content of 1% and RPF was low, no deposits were observed in the cyclone even if the combustor differential pressure was reduced to 7 kPa (Condition 3).
[0035]
FIG. 4 shows the relationship between the aluminum content of the fuel, the temperature of the combustor, and the adhesion of ash in the cyclone. As shown in FIG. 4, even when the metal Al content of RPF is 3% and the combustor differential pressure is as high as 14 kPa, no deposits were observed in the cyclone when the combustor temperature was 850 ° C. (Condition 1).
However, even when the metal Al content of RPF is high at 3% and the combustor differential pressure is as high as 14 kPa, some deposits are observed in the cyclone when the combustor temperature is 900 ° C. (conditions) 4).
[0036]
The above results support the above-mentioned view by the present inventors that when the combustor differential pressure is low, the formation of fine particles of molten metal Al in the RPF due to melting and impact crushing is difficult to proceed. Moreover, when combustor temperature is too high, the above-mentioned inventors' view that ash tends to adhere to a cyclone is supported.
[0037]
In addition, the driving | running condition in this test was stable irrespective of the quantity of metal Al in RPF. Further, the combustion temperature was uniformly distributed with respect to the height direction of the combustion furnace. Other problems such as gas properties were not found.
[0038]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, the present invention provides a combustion method in which ash does not adhere to a cyclone when a fuel containing a low melting point metal is burned using a circulating fluidized bed combustion apparatus.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram of a circulating fluidized bed combustion apparatus.
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the aluminum content of fuel, the differential pressure of the combustor, and the adhesion of ash into the cyclone.
FIG. 3 is a graph showing changes in the viscosity coefficient of metal Al with respect to changes in temperature.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the aluminum content of fuel, the temperature of the combustor, and the adhesion of ash into the cyclone.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
燃料中の低融点金属の含有量が多い程、コンバスタの差圧を増加させることで、該循環流動層燃焼装置内の付着物の堆積を防止する燃焼方法であって、前記コンバスタの差圧P(kPa)を、前記燃料の低融点金属の含有量X(重量%)に対して、P≧2×X+3.5により与えられる範囲に定める、燃焼方法。 A combustor that contains fluidized material particles therein to form a high-speed fluidized bed, and a cyclone that is provided at the outlet of the combustor and separates unburned matter discharged from the combustor and exhaust gas, is captured by the cyclone. A method for burning low-melting-point metal-containing fuel using a circulating fluidized bed combustion device that circulates and feeds the collected unburned matter into the combustor
A combustion method for preventing deposition of deposits in the circulating fluidized bed combustion apparatus by increasing the differential pressure of the combustor as the content of the low-melting point metal in the fuel increases , wherein the differential pressure P of the combustor (KPa) is defined as a range given by P ≧ 2 × X + 3.5 with respect to the low melting point metal content X (wt%) of the fuel.
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