(57)【要約】  アルカリ塩を多く含有した燃料を用いても、燃焼により排ガスに拡散されたアルカリ塩を効率的に化学反応させ、過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食を抑制できる循環流動層ボイラ及びその運転方法を提供する。この循環流動層ボイラは、火炉と、火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、固気分離装置で捕集された固体粒子が、火炉内に戻される前に滞留されるリターン部（１２２）と、リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部（１２５）とを備える。
2019082756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉と、
前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、
前記固気分離装置で捕集された固体粒子が、前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部と、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部と、
を備える循環流動層ボイラ。
【請求項２】
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測する第１計測部と、
前記第１計測部の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する制御部と、
を更に備える請求項１記載の循環流動層ボイラ。
【請求項３】
前記通路で塩化水素の濃度を計測する第２計測部を更に備え、
前記制御部は、前記第１計測部の計測結果と前記第２計測部の計測結果とを用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
請求項２記載の循環流動層ボイラ。
【請求項４】
前記制御部は、
前記硫黄元素含有化合物の導入量の増加中に前記通路の塩化水素の量が平衡になったと判断した場合、あるいは、前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が予め設定された設定下限値から設定上限値の間にあると判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を維持し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定下限値より低くなったと判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を増加し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定上限値より高くなったと判断した場合、あるいは、前記通路の前記塩化水素の量が減少したと判断した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を減少させる、
請求項３記載の循環流動層ボイラ。
【請求項５】
火炉と、前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、前記固気分離装置で捕集された固体粒子が前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部とを備える循環流動層ボイラの運転方法であって、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する循環流動層ボイラの運転方法。
【請求項６】
前記固気分離装置と前記リターン部との間の通路で前記硫黄元素含有化合物の濃度を計測し、
前記硫黄元素含有化合物の濃度の計測結果を用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
請求項５記載の循環流動層ボイラの運転方法。
【請求項７】
前記通路で塩化水素の濃度を計測し、
前記硫黄元素含有化合物の濃度の計測結果と塩化水素の濃度の計測結果とを用いて前記硫黄元素含有化合物の導入量を制御する、
請求項６記載の循環流動層ボイラの運転方法。
【請求項８】
前記硫黄元素含有化合物の導入量の増加中に前記通路の塩化水素の量が平衡になった場合、あるいは、前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が予め設定された設定下限値から設定上限値の間にある場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を維持し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定下限値より低くなった場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を増加し、
前記通路の前記硫黄元素含有化合物の量が前記設定上限値より高くなった場合、あるいは、前記通路の前記塩化水素の量が減少した場合に、前記硫黄元素含有化合物の導入量を減少させる、
請求項７記載の循環流動層ボイラの運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、循環流動層ボイラ及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ボイラ設備においてバイオマス燃料などの新エネルギー燃料を使用することが多く要求される。【０００３】
特許文献１には、バイオマス燃料を使用するボイラ設備において、過熱器の塩化物の堆積を軽減するため、硫酸塩分を含む化合物をスチームボイラ内又は過熱器領域内に供給する技術が開示されている。【０００４】
また、特許文献２には、伝熱管の表面に付着した塩化物を剥離するため、燃焼炉内にＳＯ２ガスを間欠的に共存させて可燃物を燃焼させる技術が開示されている。また、特許文献２の図２には、層内循環流動層炉の流動化空気供給管にＳＯ２ガス供給管を接続した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／１３４２２７
【特許文献２】特開平９−３０３７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
バイオマス燃料などの多くはアルカリ塩を多く含有しており、燃料として使用することで過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食が問題となる。【０００７】
一方、特許文献１の技術では、過熱器領域内に硫酸塩分を含む化合物を供給することで、過熱器の塩化物の堆積を軽減することを図っている。また、特許文献２の技術では、ＳＯ２ガスを共存させて可燃物を燃焼させることで、伝熱管の表面に付着した塩化物を剥離させることを図っている。しかしながら、これらの方法では、アルカリ塩を多く含有する燃料を使用し、排ガスに非常に多くのアルカリ塩が含まれる場合に、排ガス中のアルカリ塩を効率的に化学反応させることが難しいという課題があった。【０００８】
本発明は、アルカリ塩を多く含有した燃料を用いても、排ガスに含まれるアルカリ塩を効率的に除去し、過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食を抑制できる循環流動層ボイラ及びその運転方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る循環流動層ボイラは、
火炉と、
前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、
前記固気分離装置で捕集された固体粒子が、前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部と、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部と、
を備える構成とした。【００１０】
本発明に係る循環流動層ボイラの運転方法は、
火炉と、前記火炉から排出された固体粒子を捕集する固気分離装置と、前記固気分離装置で捕集された固体粒子が前記火炉内に戻される前に滞留されるリターン部とを備える循環流動層ボイラの運転方法であって、
前記リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する方法とした。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、アルカリ塩を多く含有した燃料を用いても、排ガスに含まれるアルカリ塩を効率的に除去し、過熱器へのアルカリ塩の付着及びこれによる過熱器の腐食を抑制できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。
【図２】図１の流動材のリターン部の周辺詳細を示す構成図である。
【図３】制御部により実行されるＳＯ２ガスの導入処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】制御部により実行されるＳＯ２ガスの導入処理を説明するタイムチャートである。
【図５】本発明の実施形態２に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。
【図６】本発明の実施形態３に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。図２は、図１の流動材のリターン部の周辺詳細を示す構成図である。
【００１５】
本発明の実施形態１に係る循環流動層ボイラ１は、図１に示すように、火炉１０、固気分離装置１１、固気分離装置１１により捕集された流動材を火炉１０に戻す循環部１２、及び煙道１３を備える。循環部１２には、ＳＯ２ガスが導入される導入部１２５と、ＳＯ２ガスの濃度を計測する第１計測部１２６と、ＨＣｌ濃度を計測する第２計測部１２７とが設けられる。さらに、循環流動層ボイラ１は、過熱器１４ａ、１４ｂ、ＳＯ２タンク１５、流量可変弁１６、集塵機１７、ポンプ１８、煙突１９及び制御部２０を備える。
【００１６】
火炉１０は、循環流動床燃焼炉であり、ケイ砂等を流動材（「流動砂」、「ベット材」とも言う）として、バイオマス燃料、低品位炭、スラッジ、廃プラスチック、廃タイヤなどの燃料を燃焼させる。
【００１７】
固気分離装置１１は、例えばサイクロンであり、火炉１０から排出された排ガスと固体粒子（流動材など）とを分離させる。分離された排ガスは煙道１３に送られ、分離された固体粒子は捕集されて循環部１２へ送られる。
【００１８】
循環部１２は、図２にも示すように、ダウンカマー１２１と、リターン部１２２と、仕切り１２３と、リターンシュート１２４と備える。ダウンカマー１２１は、固気分離装置１１とリターン部１２２とを結ぶ通路であり、固気分離装置１１により捕集された固体粒子を重力によりリターン部１２２へ降下させる。リターンシュート１２４は、リターン部１２２と火炉１０とを結ぶ通路であり、リターン部１２２から火炉１０へ重力によって固体粒子を戻す。リターン部１２２は、捕集された固体粒子が火炉１０へ戻される前に滞留される空間である。
【００１９】
仕切り１２３は、リターン部１２２の空間においてダウンカマー１２１とリターンシュート１２４との間を仕切る。仕切り１２３は、リターン部１２２の空間のうち少なくとも中段より上方部分を仕切り、下方部分は開放される。仕切り１２３によって開放された下方部分は常に固体粒子（流動材）によって埋められた状態にされる。この固体粒子によって埋められた部分と仕切り１２３とは、ループシールを構成し、循環部１２において火炉１０から煙道１３への気体の流れを遮断し、固体粒子のみを火炉１０へ戻すことを可能にする。
【００２０】
ＳＯ２ガスをリターン部１２２に導入する導入部１２５は、例えば、リターン部１２２の下部に配置される。導入部１２５は、特に制限されないが、固体粒子を流動させるために流動エアを導入する導入部を兼ねており、ＳＯ２ガスは流動エアに加えられてリターン部１２２へ導入される。具体的には、ＳＯ２ガスが蓄積又は生成されるＳＯ２タンク１５から流量可変弁１６を介して流動エアの配管２１へＳＯ２が供給される。そして、この流動エアが導入部１２５を介してリターン部１２２へ送られることで、リターン部１２２へＳＯ２ガスが供給される。リターン部１２２へ導入されたＳＯ２ガス及び流動エアは、固体粒子を流動させてリターンシュート１２４から火炉１０へ送る作用を及ぼす。また、リターン部１２２へ導入されたＳＯ２ガス及び流動エアは、火炉１０の排ガスよりも圧力が低いため、火炉１０へは流れることはなく、ダウンカマー１２１を上昇して煙道１３へ流れる。
【００２１】
第１計測部１２６及び第２計測部１２７は、ダウンカマー１２１に配置されて、ダウンカマー１２１を通過するガス中のＳＯ２ガスの濃度とＨＣｌガスの濃度とを計測する。第１計測部１２６及び第２計測部１２７のうち、ダウンカマー１２１内に配置される計測用の素子の周囲には気体成分のみを通すフィルタが設けられ、第１計測部１２６及び第２計測部１２７は固体成分の影響を排してガスの濃度を計測できる。なお、第１計測部１２６及び第２計測部１２７は、直接にガスの濃度を計測する構成でなく、別の物理量を計測し、計測された物理量を変換してガスの濃度を求める構成としてもよい。
【００２２】
制御部２０は、第１計測部１２６及び第２計測部１２７の計測結果を入力し、また、流量可変弁１６を制御してリターン部１２２へのＳＯ２ガスの導入量を制御する。
【００２３】
一方の過熱器１４ａは、煙道１３に設けられ、高温の排ガスの熱を受けて蒸気を過熱する。もう一方の過熱器１４ｂは、循環部１２のリターン部１２２に設けられ、高温の流動材の熱を受けて蒸気を過熱する。
【００２４】
なお、煙道１３の過熱器１４ａよりも後段には、排ガスの余熱を利用して温水を予熱するエコノマイザ、また、排ガスの余熱を利用して燃焼用空気を予熱する空気予熱器が設けられていてもよい。
【００２５】
集塵機１７は、バグフィルタ及び電気集塵機等であり、低温の排ガスからダストを捕集する。
【００２６】
ポンプ１８及び煙突１９は排ガスを空中に排出させる。
【００２７】
＜燃焼動作＞
上記構成の循環流動層ボイラ１においては、アルカリ塩を多く含有するバイオマス燃料等の燃料が火炉１０に投入される一方、燃焼用空気が火炉１０に供給されて燃料が燃焼される。燃料の燃焼時、アルカリ塩であるガス状のＭＣｌ（Ｍは、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム）等）が多く発生し、排ガスと一緒に火炉１０から排出される。また、排ガスの力によって固体粒子の一部が火炉１０から排出される。固気分離装置１１では、火炉１０から排出された排ガスと固体粒子とが分離され、固体粒子が捕集される。固体粒子と排ガスとが分離される際、固体粒子は排ガスに晒され、固体粒子にはＭＣｌが多く付着される。固体粒子の多くは流動材であり、循環部１２へ戻される。固体粒子に付着されなかった残りのＭＣｌは煙道１３に送られる。
【００２８】
ＭＣｌが多く付着した流動材はリターン部１２２で滞留されかつ導入されたＳＯ２ガスに晒される。リターン部１２２に滞留された流動材は、流動エアによって流動されながら一様にＳＯ２ガスに晒される。この際、例えば反応式（１）に示す化学反応が生じて、流動材に付着したＭＣｌが、ＨＣｌ（塩化水素）及び、Ｍ２ＳＯ４（Ｍは、Ｋ（カリウム）、Ｎａ（ナトリウム等）に変わる。一般に、ガス対ガスの反応よりも固体対ガスの反応の方が効率的に化学反応を促進できる。リターン部１２２においては、固体対ガスの反応により、効率的に反応式（１）の化学反応が得られる。
【００２９】
ＭＣｌ＋ＳＯ２＋Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌ＋Ｍ２ＳＯ４     （１）
【００３０】
リターン部１２２で生成されたＨＣｌガスは、ダウンカマー１２１を通って煙道１３に流れ、リターン部１２２で生成されたＭ２ＳＯ４は、例えば流動材と一緒に火炉１０に戻されて粉流体として火炉１０から回収される。
【００３１】
さらに、リターン部１２２に導入され、化学反応しなかったＳＯ２ガスの一部はダウンカマー１２１を通って煙道１３に流れる。その際、このＳＯ２ガスは、煙道１３に排出されたＭＣｌと化学反応して、煙道１３の排ガスのＭＣｌを削減する作用を及ぼす。
【００３２】
＜ＳＯ２ガス導入処理＞
バイオマス燃料等の燃料はアルカリ塩（ＭＣｌ）の含有量にバラツキがある。そこで、制御部２０は、アルカリ塩の含有量に応じてＳＯ２ガスの導入量が最適になるよう制御を行う。続いて、制御部２０によるＳＯ２ガスの導入量の制御処理について説明する。
【００３３】
図３は、制御部により実行されるＳＯ２ガスの導入処理の手順を示すフローチャートである。図４は、制御部により実行されるＳＯ２ガスの導入処理を説明するタイムチャートである。図４中、「ＭＣｌ混入量」とは燃料に混入されるアルカリ塩の量を示す。「ＳＯ２計測量」及び「ＨＣｌ計測量」とは、第１計測部１２６及び第２計測部１２７により計測されるＳＯ２の濃度及びＨＣｌの濃度を示す。「ＳＯ２導入量」は、リターン部１２２へのＳＯ２の導入量を示す。図４において、「ＳＯ２計測量」のスケールは、「ＨＣｌ計測量」のスケールよりも拡大して示している。
【００３４】
図３に示すように、ＳＯ２ガス導入処理において制御部２０は、アルカリ塩を含む燃料が投入される期間中、短いサイクルでステップＳ１〜Ｓ８のループ処理を繰り返し実行する。このループ処理において、先ず、制御部２０は、ダウンカマー１２１中のＳＯ２ガスの濃度及びＨＣｌガスの濃度を取得する（ステップＳ１、Ｓ２）。ダウンカマー１２１に流れる気体の流量は一定であり、ＳＯ２ガスの濃度及びＨＣｌガスの濃度は、ダウンカマー１２１を流れるＳＯ２ガスの流量及びＨＣｌガスの流量に略比例する。このため、制御部２０は、濃度に比例定数を乗算することでＳＯ２ガス及びＨＣｌガスの流量へ換算できる。
【００３５】
なお、ダウンカマー１２１を通過する気体の流量が一定でない場合には、ステップＳ１、Ｓ２において制御部２０は、気体の流量に濃度を乗算し、ダウンカマー１２１を通過するＳＯ２ガスの流量、ＨＣｌガスの流量を計算してもよい。そして、制御部２０は、続く判別のステップ（Ｓ３、Ｓ５、Ｓ７）を、濃度に基づいて判別する代わりに、流量に基づいて判別するように構成してもよい。
【００３６】
ステップＳ１〜Ｓ８のループ処理において、制御部２０は、ステップＳ１で取得されたＳＯ２ガスの濃度が設定下限値以下か（ステップＳ３）、あるいは、設定上限値以上か（ステップＳ５）を判別する。ここで、設定下限値とは、導入したＳＯ２ガスの量に対してアルカリ塩が十分に豊富であるときに、ダウンカマー１２１で計測されるＳＯ２ガスの濃度を下限値とし、この下限値よりも少し大きい値として予め設定された値である。また、設定上限値とは、アルカリ塩の量に対して導入したＳＯ２ガスがやや豊富となったときに、ダウンカマー１２１で計測されるＳＯ２ガスの濃度を示すように、予め設定された値である。図４の「ＳＯ２計測量」のタイムチャートに示すように、ダウンカマー１２１のＳＯ２ガスの濃度が設定上限値以下かつ設定下限値以上であれば、ＳＯ２ガスの導入量はリターン部１２２のアルカリ塩と化学反応するのに適した量であると見なすことができる。
【００３７】
制御部２０は、ステップＳ３の判別結果がＹＥＳとなれば、ＳＯ２ガスの導入量を増加する（ステップＳ４、図４の期間Ｔ１、Ｔ３を参照）。また、制御部２０は、ステップＳ４の判別結果がＹＥＳとなれば、ＳＯ２ガス導入量を減少させる（ステップＳ６、図４の期間Ｔ２を参照）。
【００３８】
また、制御部２０は、ステップＳ３、Ｓ４の判別結果が共にＮＯであれば、ステップＳ２で取得されたＨＣｌガスの濃度が減少したか判別する（ステップＳ７）。具体的には、制御部２０は、複数回のループ処理においてステップＳ２で取得された一連のＨＣｌガスの濃度変化から、例えば誤差成分を除去して、変化率を閾値と比較することで、ＨＣｌガスの濃度が減少したか否かを判別することができる。その結果、ＨＣｌガスの濃度が減少したと判別された場合には、制御部２０は、ＳＯ２ガスの導入量を減少させる（ステップＳ８、図４の期間Ｔ２を参照）。
【００３９】
ループ処理において、ステップＳ３、Ｓ５、Ｓ７の判別結果が全てＮＯである場合、制御部２０は、ＳＯ２ガスの現在の導入量を維持したまま、処理をステップＳ１に戻す。
【００４０】
以上のＳＯ２ガス導入処理によれば、図４に示したように、燃料のアルカリ塩の含有量が増加したり減少したりした場合に、これらに追従するように、ＳＯ２ガスの導入量が増加あるいは減少するように制御される。さらに、上記のＳＯ２ガス導入処理によれば、リターン部１２２においてＭＣｌとＳＯ２ガスとの化学反応が飽和するように、ＳＯ２ガスが少し多めに導入されるように制御される。例えば、図４の期間Ｔ１、Ｔ３の各終端部に示されるように、ＳＯ２ガスの導入量が多くなって化学反応量が飽和すると、ＨＣｌの計測量が飽和し、その直後に、ＳＯ２ガスの導入量が維持される。また、図４の期間Ｔ２の終端部に示されるように、ＭＣｌの減少に追従してＳＯ２ガスの導入量が減少されて化学反応量が飽和すると、ＨＣｌの計測量が飽和し、その直後に、ＳＯ２ガスの導入量が維持される。
【００４１】
このような制御により、リターン部１２２において、循環材に付着したＭＣｌが大きな割合でＳＯ２ガスと化学反応させることができ、反応しきらなかったＳＯ２ガスがダウンカマー１２１を通って煙道１３に送られるようになっている。そして、煙道１３に送られたＳＯ２ガスは、煙道１３の排ガス中に含まれるＭＣｌと化学反応し、煙道１３中のＭＣｌを薄める作用を及ぼすことができる。
【００４２】
なお、図３の処理においては、ステップＳ５の条件又はステップＳ７の条件を満たした場合に、ＳＯ２ガスの導入量が減少される構成を示したが、何れか一方の条件を満たした場合にのみ、ＳＯ２ガスの導入量を減少させるように構成してもよい。また、別の条件として、制御部２０は、ＳＯ２ガスの導入量を増加している期間、ＨＣｌガスの量が平衡（飽和）になったか否かを判断するように構成してもよい。そして、平衡になったと判断した場合、制御部２０は、ＳＯ２ガスの導入量の増加を停止し、ＳＯ２ガスの導入量を維持するように構成してもよい。平衡を判別する条件としては、例えばＳＯ２ガスの増加率に対するＨＣｌガスの増加率の比率が閾値を下回った場合など、誤差変動分を差し引いて飽和を識別できる条件を適用すればよい。
【００４３】
以上のように、実施形態１の循環流動層ボイラ１及びその運転方法によれば、固気分離装置１１で捕集された流動材が滞留されるリターン部１２２に、ＳＯ２ガスが導入される。これにより、火炉１０で排ガスにガス状のＭＣｌが多く排出されても、固気分離装置１１においてＭＣｌを大きな割合で流動材へ付着させ、リターン部１２２において流動材に付着したＭＣｌとＳＯ２ガスとを効率的に化学反応させることができる。すなわち、煙道１３の前段で多くのＭＣｌを排ガスから除去することができる。したがって、リターン部１２２からＭＣｌが付着した流動材が火炉１０に戻され、燃焼によってＭＣｌが再び融解されて、排ガスに排出されてしまうといった現象が、顕著に低減され、排ガス中のＭＣｌ濃度を顕著に低減できる。これらにより、リターン部１２２に設けられた過熱器１４ｂ及び煙道１３に設けられた過熱器１４ａへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器１４ａ、１４ｂの腐食を大幅に抑制することができる。
【００４４】
特に、リターン部１２２に配置された過熱器１４ｂにアルカリ塩が付着すると、アルカリ塩が付着し腐食した部分に流動材の摩擦が生じることで、減肉されやすいが、上記のＭＣｌの低減作用により、過熱器１４ｂが減肉されることを顕著に抑制できる。
【００４５】
また、実施形態１の循環流動層ボイラ１によれば、リターン部１２２に導入されたＳＯ２ガスの一部は、ダウンカマー１２１を通って煙道１３に流れる。このため、煙道１３を流れる排ガス中のＭＣｌもＳＯ２ガスと反応し、排ガス中のＭＣｌの濃度をより低減することができる。これによっても、煙道１３に設けられる過熱器１４ａへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器１４ａの腐食を更に抑制できる。
【００４６】
また、実施形態１の循環流動層ボイラ１及びその運転方法によれば、ＳＯ２ガスの濃度とＨＣｌガスの濃度とをそれぞれ計測する第１計測部１２６と第２計測部１２７とが、ダウンカマー１２１に配置される。そして、これらの計測結果に基づいてＳＯ２ガスの導入量が制御される。ダウンカマー１２１では、火炉１０から排ガスが入ってこないので、排ガスの影響が少ない状態で、リターン部１２２から送られてくるＳＯ２ガスの濃度とＨＣｌガスの濃度とを計測できる。したがって、リターン部１２２における化学反応後のＳＯ２ガスの濃度とＨＣｌガスの濃度とを正確に計測することができ、これらに基づきＳＯ２ガスの導入量を正確に制御できる。
【００４７】
また、実施形態１の循環流動層ボイラ１及びその運転方法によれば、図３のステップＳ３、Ｓ５、Ｓ７の判別結果に基づくＳＯ２ガスの導入量の増減処理により、安定的に最適な量のＳＯ２ガスを導入することができる。
【００４８】
（実施形態２）
図５は、本発明の実施形態２に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。
【００４９】
実施形態２の循環流動層ボイラ１Ａは、実施形態１の構成からリターン部１２２に配置される過熱器１４ｂを除いた構成であり、その他は実施形態１と同様である。
【００５０】
リターン部１２２におけるＳＯ２ガスの導入処理は、上述したように、煙道１３に流れていくＭＣｌを大幅に低減させる効果を奏する。したがって、この導入処理により、煙道１３に配置される過熱器１４ａへのアルカリ塩の付着及びアルカリ塩による過熱器１４ａの腐食を大幅に抑制できるという効果を奏する。
【００５１】
（実施形態３）
図６は、本発明の実施形態３に係る循環流動層ボイラを示す構成図である。
【００５２】
実施形態３の循環流動層ボイラ１Ｂは、煙突１９へ送られる排ガスの一部に、ＳＯ２タンク１５のＳＯ２ガスを混ぜてリターン部１２２へ導入するように構成したものであり、その他は実施形態１と同様である。
【００５３】
煙突１９から排出される排ガスには、ＳＯ２が僅かに含まれる。これを有効活用するため、実施形態３では、煙突１９の前段からリターン部１２２まで配管１７１が通され、煙突１９へ送られる排ガスの一部が配管１７１へ流され、かつ、配管１７１へＳＯ２タンク１５からＳＯ２ガスが加えられるように構成される。そして、配管１７１からリターン部１２２へ導入部１２５を介してガスが導入されるように構成される。
【００５４】
排ガスに含まれるＳＯ２ガスの濃度が略一定であれば、制御部２０は、図３と同様の制御によりＳＯ２ガスの導入処理により、リターン部１２２に供給されるＳＯ２ガスを最適量に調整できる。一方、排ガスに含まれるＳＯ２ガスの濃度が変化するのであれば、この濃度を計測し、制御部２０が合計のＳＯ２ガスの導入量を制御することで、リターン部１２２に供給されるＳＯ２ガスを最適量に調整できる。
【００５５】
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、リターン部１２２に導入する硫黄元素含有化合物としてＳＯ２ガスを適用した構成を一例として説明した。しかし、硫黄元素含有化合物としては、硫酸、あるいは、黄鉄鉱等の硫化鉱物など、アルカリ塩を硫化水素と硫化物とに置換できる化合物であれば、いずれの硫黄元素含有化合物を用いてもよい。硫酸を用いる場合、リターン部１２２へは液体として導入され、導入後、リターン部１２２においてガスに転移する。また、黄鉄鉱を用いる場合、リターン部１２２へは粒状の固体として導入され、導入後、加熱により次式（２）の反応が生じて、硫黄酸化物をリターン部１２２で発生させることができる。なお、リターン部へ硫黄元素含有化合物を導入する導入部は、流動材が滞留する領域よりも上方の位置でかつループシールよりも上流に設けてもよい。
４ＦｅＳ２＋ １１Ｏ２ → ２Ｆｅ２Ｏ３ ＋８ＳＯ２     （２）
【００５６】
また、上記実施形態では、リターン部１２２の導入部１２５は、ＳＯ２ガスと流動エアとを一緒に導入する構成としたが、流動エアの導入部とＳＯ２ガスの導入部とが別々に設けられていてもよい。なお、ガス又は流体をリターン部へ導入する導入部は、ガス又は流体をリターン部へ注入する注入部と呼んでもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、第１計測部１２６と第２計測部１２７との計測結果に基づき、計測結果が所定の条件を満たした直後に制御部２０がＳＯ２ガスの増減又は維持を切り替える制御方法を示した。しかし、制御部２０は、例えばＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential ）制御により、計測結果に基づきＳＯ２ガスの導入量を制御してもよい。また、制御部２０は、第１計測部１２６の計測結果のみを用いて、あるいは、第１計測部１２６の計測結果とＨＣｌ以外の物質の濃度計測結果とを用いて、ＳＯ２ガスの導入量を制御してもよい。その他、実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、循環流動層ボイラ及びその運転方法に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１、１Ａ、１Ｂ  循環流動層ボイラ
１０  火炉
１１  固気分離装置
１２  循環部
１３  煙道
１４ａ、１４ｂ  過熱器
１５  ＳＯ２タンク
１６  流量可変弁
１９  煙突
２０  制御部
１２１  ダウンカマー
１２２  リターン部
１２３  仕切り
１２４  リターンシュート
１２５  導入部
１２６  第１計測部
１２７  第２計測部
１７１  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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