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JPS599004B2 - 流動層の燃焼制御方法 - Google Patents
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JPS599004B2 - 流動層の燃焼制御方法 - Google Patents

流動層の燃焼制御方法

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Publication number
JPS599004B2
JPS599004B2 JP52128008A JP12800877A JPS599004B2 JP S599004 B2 JPS599004 B2 JP S599004B2 JP 52128008 A JP52128008 A JP 52128008A JP 12800877 A JP12800877 A JP 12800877A JP S599004 B2 JPS599004 B2 JP S599004B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fluidized bed
combustion
stage
nox
produced
Prior art date
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Expired
Application number
JP52128008A
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English (en)
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JPS5461332A (en
Inventor
清司 大原
誠一郎 松本
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23CMETHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C10/00Fluidised bed combustion apparatus
    • F23C10/005Fluidised bed combustion apparatus comprising two or more beds

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流動層の燃焼制御方法に関するものである。
流動層燃焼は、 1 燃焼と同時にドロマイト或いは石灰による炉内脱硫
が可能である。
2 低温燃焼である為、N0xの生成が少ない。
3 流動層内に浸漬した伝熱面の熱伝達係数が大きい。
などの利点があるので、特に重質油、石炭等の燃焼に適
しているとされ、有望視されている。
さて、硫黄分の多い石炭を燃焼させる場合、排ガス中の
SOxは燃焼と同時に脱硫により殆んどoにすることが
可能であるが、硫黄分の多い石炭は大抵の場合窒素分も
多いので、これを燃焼させると、同時脱硝ができない為
NOxは150〜200ppmに達する。現在、燃焼排
ガスのN0xを低減する技術としては、排煙脱硝装置に
よるものがあり、特に乾式触媒によつて排ガス中のN0
xを還元してN2にするものが有利とされているが、こ
の装置は設備費、運転費が高く、取扱いも複雑である。
このようなことから燃焼と同時に脱硝できる或いはNO
xの生成量を極端に少なくできる流動層燃焼が要求され
ている。
一方、石炭のように窒素を多量に含む燃料をNOxの生
成量が少なくなるように燃焼させるには2段燃焼が効果
的であるが、流動層燃焼に2段燃焼を応用すると、NO
xの生成量は減少するが、流動層燃焼の利点である炉内
脱硫が劣化する。
これは炉内脱硫が、502+〔CaCO3+MgO〕力
p2→〔caso2+MgO〕+CO2の化学反応が達
成されるのに、2段燃焼では第1段目の燃焼で酸素を少
なくしてしまう為、上式の反応が生じなくなり、第2段
目の燃焼で酸素を多くしても反応時間が足りなくなる為
である。
従つて燃焼と同時に脱硝を可能に、或いはN0xの生成
が少なくなるように流動層燃焼を行ない、その燃焼と同
時に行なわれる脱硫を劣化させないことが必要である。
そこで本発明者は、これを満足させることのできる技術
手段を開発すべく鋭意攻究の結果、流動層を多段になし
て、第1段の流動層での燃料の部分燃焼によりNOxの
生成を少なくし、それ以降の流動層での可燃ガスの多段
燃焼によりNOxの生成を殆んど無くすとともにHCN
などの有害ガスを殆んど完全に分解し、最終段の流動層
での可燃ガスの完全燃焼によりSO2およびH2Sを脱
硫することのできる流動層の燃焼制御方法を見い出した
ものである。
第1段の流動層での燃料の燃焼における空気比について
第1図によつて説明する。
第1図はS3.5%の残渣油をガス化した場合の平衡状
,態におけるガス組成を空気比に対して示したもので、
これによるとNOxを少なくする為には空気比を下げれ
ば良いことが判る。つまり2段燃焼すれば良いことが判
る。しかしそうすると前述の如く脱硫が劣化する。また
空気比λ〈0.5にするとNOxの発生は完全に無くな
り、SO2も殆んど無くなるが、H2S,COSが多量
に発生する。さらに空気比λ=0.5〜0.7にすると
、NOxの発生は殆んど無いが、SO2,H2S,CO
Sが多量に発出する。またさらに空気比λ=0.7〜0
.75にすると、NOxの発生は殆んど無く、SO2が
多量に発生するもののH2S,COSは殆んど発生しな
くなるものである。そこで、本発明では第1段の流動層
の空気比λ=0.4〜0.7として燃料を部分燃焼し、
NOxを僅かしか生成させず、SO2とH2Sを多量に
生じさせるようにする。また第2段の流動層の空気比と
温度について説明する。
本発明者は流動層ではないが多段炉即ち耐火壁で構成さ
れた空間が格子状耐火壁を介して接続され、上流で部分
燃焼した可燃ガスが各空間で新たに空気が供給されて部
分燃焼する炉で、各段の供給空気量を調節し、燃焼量を
調節した処、最終NOx値が極めて低くなることが判つ
た。・N発明ではこの現象を多段流動層に応用し、各段
の空気量と温度を最適にするのであつて、その最適空気
比及び゛温度は、例えば石炭が燃料の場合各段毎に空気
比λ=1.10、層温度t二700〜800゜Cである
。本発明による流動層の燃焼制御方法は、流動層を2段
以上に分け、第1段の流動層で燃料を、NOxが僅かし
か生ぜずSO2とH2Sが生じる空気比λ=0.4〜0
.7で部分燃焼を行なう。
この部分燃焼によつて可燃ガスとSO2とH2SとHC
Nなどが生じるが、HCNなどは通常燃焼させるとNO
xを生成するので、第1段の流動層の第2段以降の燃焼
又は第2段以降の流動層の燃焼において、NOxが僅か
しか生成しない空気比λ=1.10及び温度t二700
〜800なCで燃焼させて殆んど分解する。この燃焼に
たずさわる流動層の流動媒体は脱硫作用がなくても良い
ものである。然してこれらの流動層で生じた可燃ガスは
最終段の流動層で、空気比を多くして完全燃焼させる。
H2Sは最終段の流動層に入るまでにかなり酸化されて
SO2になつているが、H2Sの形で残つても最終段の
流動層で完全にSO2に変わると共に該SO2が流動媒
体中のドロマイトなどの脱硫材にて脱硫されるものであ
る。以下本発明の一実施例を2段流動層の場合について
第2図を参照して説明する。
第1段の流動層1の流動媒体は必ずしも脱硫材を含まな
くても良いが、これは分散板2の上で、下方より矢印3
の如く上昇供給せしめられる空気と、矢印4の如く流動
層1内に供給される空気とによつて流動化されている。
石炭などの燃料は矢印5の如く流動層1内に供給される
が、下方より矢印3の如く供給される空気は燃料を完全
燃焼せしめる理論空気量より少なく、例えば60%程度
となしてある。実質的には空気比λ=0.5程度となし
てある。従つて第1段の流動層1の第1段燃焼の部分で
はNOxは極く僅かしか生成せず、不完全燃暁ガス(C
O2及びCO,H2などの混合ガス)とSO2とH2S
とHCNなどが生成する。これらのガスは矢印4の如く
流動層1内に供給される空気により第2段の燃焼が行な
われるが、空気の供給量を適当にすることにより、実質
的には空気比λ=1,10にすることにより、また層温
度t=700〜80『Cとすることにより、HCNなど
通常燃焼で(ハ0xを生成するガスが含まれていても、
NOxの生成量は極めて僅かであり、且つHCNなどは
殆んど分解する。この時H2Sもかなり酸化されてSO
2となる。第1段の流動層1の上に設けられた空間6に
は、なお可燃ガスが現われるが、これは第2段の流動層
7へ供給される。そして流動層7内の流動媒体は、分散
板8上で、下方より供給される可燃ガス及び矢印9の如
く流動層7内に供給される空気によつて流動化している
。流動層7の流動媒体はドロマイトなどの脱硫材と砂か
らなり、第1段の流動層1の上部空間から供給された可
燃ガスは、矢印9の如く供給された空気によつて燃焼す
ると同時に該ガス中のSO2が脱硫されてCasO4と
なる。また前記可燃ガス中のH2Sは第2段の流動層7
中で酸化されてSO2となるから、これも脱硫されてC
asO4となる。第2段の流動層7内の可燃ガスの燃焼
ではHCNなどの有害ガスは完全に分解され、またこの
時生成するNOxは極めて僅かなものとなる。第2段の
流動層7で完全燃焼したガスは、その上部の空間10を
経てサイクロン11へ流入し、ここで除塵されて図示せ
ぬ煙突へ排出される。サイタロン11の下部12に溜つ
たダストは図示せぬ排出装置を通り、第2段の流動層7
へ再供給されるか、系外へ排出される。第1段の流動層
1では流動媒体が消耗または細粒化するので、矢印13
の如く供給され、細粒及び灰は矢印14の如く排出され
る。第2段の流動層7では脱硫材と流動媒体が消費及び
細粒化されるので、矢印15の如く供給され、CacO
4矢印16の如く排出され、灰は矢印17の如く排出さ
れる。尚第1段及び第2段の流動層の周壁18、流動層
1及び7内、空間6及び10内などに伝熱面を設け、冷
却を行なつて流動層の燃焼熱を吸収することができる。
上記実施例は2段流動層において、第1段の流動層1で
2段燃焼を行なわせた場合であるが、第1段の流動層1
(土部の空間6を含めて)で2段以上の多段燃焼とする
ことも、第1段の流動層1を多段とすることも、さらに
第2段の流動層7(上部の空間10を含めて)で多段燃
焼することも可能である。
要するに最終段の流動層以前の流動層で、HCNなど通
常燃焼によつてはNOxを生成する可能性のあるガスを
多段燃焼によつてNOxが極めて僅かしか発生させず、
しかもHCNなどの有害ガスを殆んど完全に分解し、ま
た未燃分を完全に燃焼する空気比と燃焼温度に調節すれ
ば良いのであり、また最終段の流動層では燃焼と同時に
十分な空気比を与えてH2SをSO2に変え、SO2を
脱硫するとともにHCNなどの有害ガスを完全に分解す
れば良いのである。以上詳記した通り本発明による流動
層の燃焼制御方法によれば、多段に分けた流動層の内の
第1段の流動層において燃料を部分燃焼することにより
NOxの生成を少なくすることができ、それ以降の流動
層で可燃ガスを多段燃焼することによりNOxの生成を
殆んど無くすとともにHCNなどを殆んど完全に分解し
且つ可燃ガス中のH2SをSO2に変えることができ、
最終段の流流層において可燃ガスを完全燃焼することに
より可燃ガス中に残つていたHCNなどの有害ガスを完
全に分解し且つ脱硫材にて残余のH2S,SO2を完全
に脱硫できるので、従来のように設備費、運転費が高く
、取扱いも複雑な乾式触媒による脱硝装置は不要となつ
て、プラントの簡素化が可能になると共に脱硫に効果的
な流動層を有効に利用し得られ、、その実利的効果多大
なるものがある。
【図面の簡単な説明】
第1図はS3.5%の残渣油をガス化した場合の平衡状
態におけるガス組成を空気比に対して示したグラフ、第
2図は本発明による流動層の燃焼制御方法を説明する為
の流動層の断面図である。 1・・・・・・第1段の流動層、2・・・・・・分散板
、6・・・・・・空間、7・・・・・・第2段の流動層
、8・・・・・・分散板、10・・・・・・空間、11
・・・・・・サイクロン、12・・・・・・サイクロン
の下部、18・・・・・・流動層の周壁。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 流動層を多段に分け、第1段の流動層で燃料をNO
    xが僅かしか生ぜずSO_2とH_2Sが生じる空気比
    λ=0.4〜0.7で部分燃焼し、この部分燃焼で生じ
    た可燃ガスを第1段の流動層以降の流動層でNOxが僅
    かしか生成しない空気比λ=1.10及び温度t=70
    0〜800℃で多段燃焼し、最終段の流動層で前段の流
    動層から供給された可燃ガスを完全燃焼すると同時に脱
    硫材にてH_2SとSO_2を除去することを特徴とす
    る流動層の燃焼制御方法。
JP52128008A 1977-10-25 1977-10-25 流動層の燃焼制御方法 Expired JPS599004B2 (ja)

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