(57)【要約】  循環流動層ボイラー（１０）からの二酸化硫黄放出物を減少させる方法であって：硫黄含有炭素質燃料を加熱炉（１２）に供給し（２６）；炭酸カルシウムを、Ｃａ／Ｓモル比が少なくとも０．６で１．２より下になるような比率で、又は少なくとも約０．３５５の漸増性硫黄減少割合を提供するのに充分低い速度で、該加熱炉に供給し（２８）；該硫黄が酸化されるように、該燃料を燃焼させ；該炭酸カルシウムを酸化カルシウムにか焼し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し；該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し；該煙道ガスから該粒子を分離し（１４）、該分離粒子を該加熱炉に戻し；そして該加熱炉の下流側で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる諸工程を含む前記方法。
2008503707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法において、
（ａ）  硫黄含有炭素質燃料を含む第一流を該ボイラーの加熱炉に供給し、
（ｂ）  炭酸カルシウムを含む第二流を、第二流中のカルシウム対第一流中の硫黄のモル比（Ｃａ／Ｓモル比）が約１．２と約０．６の間になるような第一流に対する比率で、該加熱炉に供給し、
（ｃ）  該硫黄が酸化されて二酸化硫黄を形成し灰が該加熱炉中に生成するように、該燃料を燃焼させ、
（ｄ）  該炭酸カルシウムをか焼して該加熱炉中に酸化カルシウムを形成し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し硫酸カルシウムを形成し、
（ｅ）  該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し、
（ｆ）  熱ループ分離器を用いて該煙道ガスから該粒子を分離し、該分離粒子を該加熱炉に戻し、
（ｇ）  該ボイラーから該灰を排出し、そして
（ｈ）  該加熱炉の下流側硫黄減少段階で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる
諸工程から成ることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
Ｃａ／Ｓモル比が約１．０以下である、請求項１の方法。
【請求項３】
Ｃａ／Ｓモル比が約０．８以上である、請求項１の方法。
【請求項４】
Ｃａ／Ｓモル比が約０．９以上である、請求項１の方法。
【請求項５】
硫黄の更なる減少が乾式、半乾式、及び湿式硫黄減少法の一つにより行われる、請求項１の方法。
【請求項６】
該加熱炉における炭酸カルシウム利用効率を高める工程を更に含む、請求項１の方法。
【請求項７】
約６０％より多い炭酸カルシウムが二酸化硫黄を硫酸塩化して硫酸カルシウムを形成するために利用されるように、炭酸カルシウム利用効率を高める工程が行われる、請求項６の方法。
【請求項８】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項６の方法。
【請求項９】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項６の方法。
【請求項１０】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項６の方法。
【請求項１１】
該加熱炉における硫酸塩化効率を高める工程を更に含む、請求項１の方法。
【請求項１２】
該加熱炉において約６０％より多い二酸化硫黄が硫酸カルシウムに変換されるように硫酸塩化効率を高める工程が行われる、請求項１１の方法。
【請求項１３】
硫酸塩化効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項１１の方法。
【請求項１４】
硫酸塩化効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項１１の方法。
【請求項１５】
硫酸塩化効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項１１の方法。
【請求項１６】
循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法において、
（ａ）  硫黄含有炭素質燃料を含む第一流を該ボイラーの加熱炉に供給し、
（ｂ）  炭酸カルシウムを含む第二流を、第二流中のカルシウム対第一流中の硫黄のモル比（Ｃａ／Ｓモル比）が少なくとも約０．６になるような第一流に対する比率で、そして少なくとも約０．３５５の漸増性硫黄減少割合を提供するのに充分低い速度で、該加熱炉に供給し、
（ｃ）  該硫黄が酸化されて二酸化硫黄を形成し灰が該加熱炉中に生成するように、該燃料を燃焼させ、
（ｄ）  該炭酸カルシウムをか焼して該加熱炉中に酸化カルシウムを形成し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し硫酸カルシウムを形成し、
（ｅ）  該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し、
（ｆ）  熱ループ分離器を用いて該煙道ガスから該粒子を分離し、該分離粒子を該加熱炉に戻し、
（ｇ）  該ボイラーから該灰を排出し、そして
（ｈ）  該加熱炉の下流側硫黄減少段階で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる
諸工程から成ることを特徴とする前記方法。
【請求項１７】
硫黄の更なる減少が乾式、半乾式、及び湿式硫黄減少法の一つにより行われる、請求項１６の方法。
【請求項１８】
該加熱炉における炭酸カルシウム利用効率を高める工程を更に含む、請求項１６の方法。
【請求項１９】
約６０％より多い炭酸カルシウムが二酸化硫黄を硫酸塩化して硫酸カルシウムを形成するために利用されるように、炭酸カルシウム利用効率を高める工程が行われる、請求項１８の方法。
【請求項２０】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項１８の方法。
【請求項２１】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項１８の方法。
【請求項２２】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項１８の方法。
【請求項２３】
該加熱炉における硫酸塩化効率を高める工程を更に含む、請求項１６の方法。
【請求項２４】
該加熱炉において約６０％より多い二酸化硫黄が硫酸カルシウムに変換されるように硫酸塩化効率を高める工程が行われる、請求項２３の方法。
【請求項２５】
硫酸塩化効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項２３の方法。
【請求項２６】
硫酸塩化効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項２３の方法。
【請求項２７】
硫酸塩化効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項２３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、煙道ガス路に硫黄減少段階を組み入れることにより循環流動層（ＣＦＢ）ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭のような炭素質燃料は、砂のような少なくとも１種の一般的に不活性な物質及び石灰石のような二酸化硫黄減少用添加剤を含む層において、ＣＦＢボイラーの加熱炉中で燃焼させられる。流動化用気体、通常空気は、反応器の底格子を通して導入され層物質を流動化させ燃料を酸化する。一方、燃料中の硫黄は酸化して主に二酸化硫黄（ＳＯ２）を形成するが、それは大量に環境に放出されると有害であろう。加熱炉で効果がある高温、通常７５０°〜９００℃では、石灰石の炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）はか焼されて酸化カルシウム（ＣａＯ）を形成し、それがＳＯ２を硫酸カルシウム（ＣａＳＯ４）に変換し、それは燃焼で生成した灰と一緒に加熱炉から除去することが出来る。
【０００３】
加熱炉において９８％以上の減少効率を達成するために、二酸化硫黄減少用添加剤、通常石灰石（炭酸カルシウム）を直接加熱炉中に供給することだけにより比較的良好な硫黄減少効率がＣＦＢボイラーにおいて得られるけれども、該減少用添加剤は燃料中の硫黄に対して多量で加熱炉中に供給しなければならない。例えば、石灰石はしばしば少なくとも１．５〜３のＣａ／Ｓモル比を提供する比率で添加されるけれども、９８％より上の非常に高い減少効率を達成するためには、４〜５程の高さのＣａ／Ｓ比が必要である。このような高いＣａ／Ｓ比を用いると、加熱炉から排出されたボトムアッシュ及びフライアッシュは多量の、典型的に２０％より多い過剰のＣａＯを常に含有し、それによりこれらアッシュの利用又は廃棄が困難となる。
【０００４】
ＣＦＢ加熱炉における従来の硫黄減少方法に伴うもう一つの問題は、炭酸カルシウムのか焼が１７８．４ｋＪ／ｋｍｏｌの反応エネルギーを用いた吸熱反応であるということである。従って、過剰量の石灰石をか焼して酸化カルシウムを形成すると該ボイラーの熱効率が減少する。例えば、２％の硫黄を含有する石炭を燃焼させる場合、９８％の硫黄減少を達成するためには、５のＣａ／Ｓ比を提供する割合で石灰石を導入し、か焼に必要なエネルギーにより該ボイラーの熱効率は約２パーセントポイントだけ減少する。
【０００５】
米国特許第４，３０９，３９３号は流動層ボイラー用の硫黄減少方法を開示しているが、該方法では該加熱炉において３０〜６０％の硫黄減少を提供するように１〜１．５の範囲のＣａ／Ｓ比で石灰石が該加熱炉に添加されている。かなりの量のＣａＯを含有する加熱炉で生成した灰は、収集されて反応器の下流側煙道ガス流路に配置されたもう一つの硫黄減少段階に利用するために処理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる効率的な方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい態様によれば、循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法は、（ａ）硫黄含有炭素質燃料を含む第一流を該ボイラーの加熱炉に供給し、（ｂ）炭酸カルシウムを含む第二流を、第二流中のカルシウム対第一流中の硫黄のモル比（Ｃａ／Ｓモル比）が約１．２と約０．６の間になるような第一流に対する比率で、該加熱炉に供給し、（ｃ）該硫黄が酸化されて二酸化硫黄を形成し灰が該加熱炉中に生成するように、該燃料を燃焼させ、（ｄ）該炭酸カルシウムをか焼して該加熱炉中に酸化カルシウムを形成し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し硫酸カルシウムを形成し、（ｅ）該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し、（ｆ）熱ループ分離機を用いて該煙道ガスから該粒子を分離し、該分離粒子を該加熱炉に戻し、（ｇ）該ボイラーから該灰を排出し、そして（ｈ）該加熱炉の下流側硫黄減少段階で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる諸工程を含む。
【０００８】
従来のＣＦＢボイラーは一般に、硫黄放出物を減少させる目的のため、加熱炉における硫黄減少だけに依存している。しかしながらつい最近、所望の硫黄減少水準が９８％程の高さになったので、石灰石だけを加熱炉に供給することによる硫黄減少は５以上の高さのＣａ／Ｓ比に相当する非常に高い石灰石供給比率の使用を必要とする。これは次に、硫黄減少用添加剤の費用を増加させ、該ボイラーの熱効率を減少させ、そして高い量のＣａＯに富む灰の生成をもたらす。これらの不利点を最小にするために、該加熱炉の下流、即ち、煙道ガス路に更なる硫黄減少段階を組み入れることにより所望の硫黄減少を満たすことが出来る。
【０００９】
かくして本発明は、このような更なる硫黄減少段階を煙道ガス路に含む、ＣＦＢボイラーにおける有利な硫黄減少方法に関する。本発明は特に、硫黄減少用添加剤を有利な供給割合でかかるボイラーの加熱炉中に導入することを含む新しい方法に関する。本発明は、従来使用されたものより低い硫黄減少用添加剤供給割合を使用するとＣＦＢボイラーの操作において新しいかなりの利点が得られるという観察に基づいている。
【００１０】
硫黄含有燃料をＣＦＢボイラーの加熱炉中に固定速度で供給する場合、加熱炉中で二酸化硫黄を硫酸塩化して硫酸カルシウムを形成する速度は、Ｃａ／Ｓ比の増加と共に、即ち、加熱炉中への炭酸カルシウムの供給割合の増加と共に増加する。低いＣａ／Ｓモル比では硫酸塩化の割合は炭酸カルシウム供給割合に大体直線的に依存するが、比較的高いＣａ／Ｓ比では、遅くとも硫黄変換が１００％に達する時、硫酸塩化の割合は平らになる。それに対応して、炭酸カルシウムの利用率は高い供給割合におけるよりも低い供給割合における方が高いのである。
【００１１】
加熱炉に供給されたすべての炭酸カルシウムがか焼されて加熱炉に酸化カルシウムを形成すると仮定すると、か焼におけるエネルギーの消費量は炭酸カルシウムの供給割合に直線的に比例する。しかしながら、硫酸カルシウムを形成する二酸化硫黄の硫酸塩化は発熱反応で５０２．４ｋＪ／ｋｍｏｌの熱を放出し、それはか焼に必要な熱、１７８．４ｋＪ／ｋｍｏｌよりも多い。従って、比較的低いＣａ／Ｓ比では炭酸カルシウム供給割合を増加させると加熱炉に放出される正味熱量は増加するが、比較的高いＣａ／Ｓ比では炭酸カルシウム供給割合を増加させると加熱炉に放出される正味熱量は減少する。
【００１２】
好ましい炭酸カルシウム供給割合は、熱効率の観点から、硫酸塩化速度のＣａ／Ｓ比に対する依存性に依存する。この依存性が今度は、燃料のタイプ、特に燃料の硫黄含量に依存し、又加熱炉のデザイン及び操作にも依存する。典型的な環境では加熱炉の熱効率の観点から約１．０のＣａ／Ｓモル比が好ましいことが判明した。より具体的には、漸増性硫黄減少が少なくとも約３５．５％である限り、即ち、添加された炭酸カルシウムの少なくとも約０．３５５（１７８．４ｋＪ／ｋｍｏｌ対５０２．４ｋＪ／ｋｍｏｌの比）の割合部分が硫酸カルシウムに変換される場合、炭酸カルシウム供給割合を増加させると熱効率が増加する。
【００１３】
もしも炭酸カルシウム供給割合が上記で明確にされた最適値よりも高いならば、加熱炉における硫黄変換は依然として増進されるが、熱効率は減少し灰中の酸化カルシウムの量は増加する。それに相応して、炭酸カルシウム供給割合が上記で明確にされた最適値よりも低い場合、加熱炉における硫黄変換及び加熱炉における熱効率はわずかに減少するが、灰中の酸化カルシウム含量は減少する。本発明によれば、炭酸カルシウムは好ましくは、加熱炉における最適熱効率を提供する供給割合と大体同じ高さの、又はそれよりわずかに低い割合で加熱炉に供給される。
【００１４】
好ましいＣａ／Ｓ比は通常約１．０である。しかしながら、ボイラーの熱効率は典型的にＣａ／Ｓ比のかなり浅い関数であり、最適値は場合によって１．０とは異なる可能性がある。例えば、低硫黄燃料を燃焼させる場合、又は、例えば、硫黄減少用添加剤の比較的大きな粒径のため或いは熱ループにおける非効率的粒子分離機のため、硫酸塩化が非常に効率的でない場合、最適Ｃａ／Ｓ比は１．０よりもわずかに大きい、例えば、約１．１又は１．２である可能性がある。
【００１５】
場合によって、硫黄減少用添加剤として用いられる石灰石は不純物、特にドロマイトを含有している可能性があり、それらは加熱炉中でエネルギーを消費するが硫酸塩化処理には関与しない。それから、該添加剤の有効なか焼熱は１７８．４ｋＪ／ｋｍｏｌより高く、漸増性硫酸塩化割合の臨界値は上述の３５．５％より高い。かくして、最適な添加剤供給割合は、熱効率の観点から、純粋な炭酸カルシウムに対してよりも低く、通常１．０よりもわずかに低い、例えば、約０．９又は０．８のＣａ／Ｓ比を以って得られる。
【００１６】
本発明の好ましい態様によれば、硫黄減少方法は加熱炉における炭酸カルシウムの平均利用効率を向上させる工程を含む。好ましくは、炭酸カルシウムの利用効率を向上させる工程は、炭酸カルシウム流供給割合がボイラーの熱効率の観点からその最適値と大体同じか又はそれよりわずかに低い場合、該効率が約６０％より高くなるように行われる。炭酸カルシウムの利用効率は、実際には灰中の異なるカルシウム化合物の含量から測定することが出来る。
【００１７】
本発明の他の好ましい態様によれば、硫黄減少方法は加熱炉における硫酸塩化効率を向上させる工程を含む。好ましくは、硫酸塩化効率を向上させる工程は、炭酸カルシウム流供給割合がボイラーの熱効率の観点からその最適値と大体同じか又はそれよりわずかに低い場合、加熱炉における二酸化硫黄減少度が約６０％より高くなるように行われる。加熱炉における二酸化硫黄減少度は、実際には加熱炉と加熱炉の下流側二酸化硫黄減少段階との間で煙道ガスを分析することにより測定することが出来る。
【００１８】
炭酸カルシウムの利用効率又は硫酸塩化度を向上させる工程は、有利にはボイラーから排出されたボトム及び（又は）フライアッシュを加熱炉中に再循環させることを含むことが出来る。灰の再循環は加熱炉に供給された炭酸カルシウムの利用度を向上させ、従って最初の供給流のＣａ／Ｓ比に対する二酸化硫黄減少度の依存性を修正する。一般的に、灰の再循環は最適Ｃａ／Ｓ比をより低い値に移動させ、本発明の有利な効果を向上させる。
【００１９】
硫酸塩化効率又は硫酸塩化度を向上させる工程は有利には、硫黄減少用添加剤の平均粒径を約２００μｍ未満となるように選択又は準備することを含むことが出来る。或いは又は更に、硫酸塩化効率又は硫酸塩化度を向上させる工程は有利には、２００μｍの平均直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有する熱ループ状の粒子分離機を使用することを含むことが出来る。硫酸塩化効率又は硫酸塩化度を向上させる工程は又、加熱炉における粒子の混合を向上させるか、又は炭酸カルシウムの急速なか焼を提供するようにボイラー中の温度又は他の条件を調整するような、他の公知の方法を含むことも出来る。
【００２０】
加熱炉において行われない所望の硫黄減少の部分は、好ましくは加熱炉の下流で乾式、半乾式、又は湿式硫黄減少方法の一つにより行われる。種々の適切な乾式、半乾式、及び湿式硫黄減少方法は、当業者に周知であるのでここでは説明しない。
【００２１】
本発明の他の好ましい態様によれば、循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法は、（ａ）硫黄含有炭素質燃料を含む第一流を該ボイラーの加熱炉に供給し、（ｂ）炭酸カルシウムを含む第二流を、第二流中のカルシウム対第一流中の硫黄のモル比（Ｃａ／Ｓモル比）が少なくとも約０．６になるような第一流に対する比率で、そして少なくとも約０．３５５の漸増性硫黄減少割合を提供するのに充分低い速度で、該加熱炉に供給し、（ｃ）該硫黄が酸化されて二酸化硫黄を形成し灰が該加熱炉中に生成するように、該燃料を燃焼させ、（ｄ）該炭酸カルシウムをか焼して該加熱炉中に酸化カルシウムを形成し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し硫酸カルシウムを形成し、（ｅ）該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し、（ｆ）熱ループ分離機を用いて該煙道ガスから該粒子を分離し、該分離粒子を該加熱炉に戻し、（ｇ）該ボイラーから該灰を排出し、そして（ｈ）該加熱炉の下流側硫黄減少段階で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる諸工程を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明に従ったＣＦＢボイラー１０の好ましい態様を概略的に図解したものである。該ボイラーは、加熱炉１２、遠心式分離機１４、及び加熱炉から排出された煙道ガスを煙突１８に通して周囲に導くための煙道ガス流路１６を含む。加熱炉１２は、主要な空気を底面格子２２に通して加熱炉に供給するための手段２０、及び補助的な空気を加熱炉のより高い段階で導入するための手段２４を含む。主要な空気を加熱炉に供給するための手段２０は、例えば、ポンプ、流量調整器付きの管路系統、及び風箱を含むことが出来る。補助的な空気を導入するための手段２４は、例えば、分岐管路系統及び流量調整器を含むことが出来る。補助的な空気は複数の段階で導入することが出来るが、明瞭さのために図１には単一の段階が示されている。図１には図解されてないけれども、煙道ガス流路１６は所望により熱回収領域を含むことが出来る。
【００２３】
加熱炉１２は又、燃料を加熱炉に供給するための手段２６、及び石灰石のような硫黄減少用添加剤を加熱炉に導入するための手段２８を含む。燃料及び硫黄減少用添加剤を導入するための手段２６及び２８は、例えば、供給ホッパー又は供給箱、ベルト又は供給スクリューのような供給コンベヤーを有する供給路、供給装置卸樋、又は空気供給システムを含むことが出来る。燃料及び硫黄減少用添加剤を導入するための手段２６及び２８は、燃料及び該添加剤の供給割合を夫々制御するための手段３０及び３２を更に含むことが出来る。燃料及び該添加剤の供給割合を制御するための手段３０及び３２は、例えば、供給割合制御器又は供給ガス制御器を含むことが出来る。
【００２４】
もう一つの硫黄減少段階３４は、煙道ガス流路１６において加熱炉１２の下流に配置されている。この段階は乾式、半乾式、及び（又は）湿式硫黄減少装置を含むことが出来るが、異なるタイプのそれら自体は周知であるのでここでは説明しない。硫黄減少段階３４は、第二の硫黄減少用添加剤、例えば、水酸化カルシウムを乾燥又は半乾燥粒子の形で又は水性スラリーとして添加するための手段３６を含むのが有利である。第二の硫黄減少用添加剤を添加するための手段３６は、例えば、ノズル又は噴霧器システムを含むことが出来る。
【００２５】
硫酸カルシウム及び過剰の酸化カルシウムのみならず非燃焼性燃料物質も又、ボトムアッシュ排出流路４０を通って加熱炉１２から、そして除塵器４４のフライアッシュ排出流路４２を通って煙道ガスから除去される。除塵器４４は有利には静電式除塵器又はバグフィルターであることが出来る。図１には硫黄減少段階３４は除塵器４４の下流に配置されているのが示されているけれども、場合によってそれは有利には除塵器の上流に配置することも出来る。該ボイラーは又、図１に特に示されていない、例えば、Ｎｏｘのような他の煙道ガス清浄装置を含むことも出来る。
【００２６】
灰の酸化カルシウム含量を最小にするために、再循環管路４６を経由して加熱炉１２に再循環させるように、ボトムアッシュの一部を管路４０’に通して転送し、そして（又は）フライアッシュの一部を管路４２’に通して転送することが出来る。灰の再循環は、炭酸カルシウムの利用度及び二酸化硫黄放出物の減少度を向上させる。再循環管路４６は有利には灰処理段階４８を含むことが出来るが、そこにおいて灰粒子は、例えば、湿潤されそして（又は）破砕されて該粒子中に活性ＣａＯ表面を露出させることが出来る。ボトムアッシュ又はフライアッシュを再循環させる割合は、灰中のＣａＯ量又は加熱炉から排出される煙道ガス中のＳＯ２量に基づいて、好ましくは夫々手段５０及び５２により制御される。灰再循環の割合を制御する手段５０及び５２は、例えば、弁又は流動層分割器を含むことが出来る。
【００２７】
好ましくは、上述の方法に従って炭酸カルシウムの利用度は約６０％以上に向上する。好ましくは、加熱炉における硫酸塩化効率、即ち、硫黄減少度は約６０％以上に向上する。
【００２８】
従来の石灰石供給割合及びＣＦＢ加熱炉温度（即ち、７５０〜９００℃）を使用する場合、加熱炉に供給された炭酸カルシウムはすべて酸化カルシウムにか焼される。従って、か焼に必要なエネルギーは、図２において直線１により示されているように、石灰石供給割合、又はＣａ／Ｓ比に直線的に比例する。それに相応して、二酸化硫黄の硫酸塩化及び硫酸塩化エネルギーの放出はＣａ／Ｓ比が増加するに従って増加するが、勾配は減少する。Ｃａ／Ｓ比に対する硫酸塩化エネルギー依存性の二つのわずかに異なる変化は、図２において線２及び２’により示されている。線２’は、線２により表されるものよりいくらか効率的な硫酸塩化過程を表す。
【００２９】
図２における線３及び３’により表される正味のエネルギー放出関数は、夫々、線１と２の和、及び線１と２’の和である。線３はＣａ／Ｓ比が約１．０である時にその最大に到達し、線３’はＣａ／Ｓ比が約０．９である時にその最大に到達する。両方の最大点共、硫酸塩化エネルギー曲線２及び２’が夫々同じ勾配４及び４’を有するＣａ／Ｓ比で生じている。この勾配４及び４’は直線１の勾配と反対であるので、和の曲線３及び３’はそれらの最大点で水平である。
【００３０】
煙道ガス路に更なる硫黄減少段階を含むＣＦＢボイラーの加熱炉においては、好ましくは約１．０又はわずかに１．０より低いＣａ／Ｓ比が使用される。加熱炉硫黄減少とＣａ／Ｓ比との間の関係が正確に知られている場合、約０．３５５以上の加熱炉における漸増性硫黄減少割合を提供する石灰石供給割合が好ましい。この０．３５５の値は、か焼反応熱と硫酸塩化反応熱、夫々１７８．４ｋＪ／ｋｍｏｌと５０２．４ｋＪ／ｋｍｏｌの比に相当する。より高い石灰石供給割合、即ち、添加石灰石の０．３５５未満が硫酸塩化に至る該供給割合は、熱効率の減少を招き、従って本発明と関連して使用するのに最適ではない。
【００３１】
加熱炉の下流側煙道ガス路に硫黄減少段階を組み入れる固定費は比較的に高い。該方法の設備能力は該システムのポンプ数及び噴霧水準器数に依存するが、一般的に該固定費は該方法における所望の硫黄減少量に強くは依存しない。従って、該固定費に基づいて、下流側硫黄減少を最小にすることは特に有益ではない。下流側処理の変動費は、典型的には硫黄減少割合に直線的に比例する。通常、下流側硫黄減少処理は、加熱炉に基づく処理よりも高価な添加剤を必要とする。しかしながら、下流側処理における添加剤の利用度は通常非常に高く、廃棄費用は少なくとも処理によって比較的低い。
【００３２】
加熱炉に基づく硫黄減少に関して、該固定費は比較的小さい。該変動費は、熱効率に対する上述の影響及び灰中におけるＣａＯの有害な増加のため、硫黄減少の所望の水準に非直線的に依存する。
【００３３】
加熱炉における硫黄減少を下流側硫黄減少段階と組み合わせることにより、加熱炉では限られた量だけの硫黄減少が生ずる、特に有利な硫黄減少方法が得られることが見出された。本発明の好ましい態様によれば、加熱炉における硫黄減少は、加熱炉において約１．２以下のＣａ／Ｓモル比を提供することにより制限される。Ｃａ／Ｓ比は、好ましくは約１．２と約０．６の間であり、より好ましくは約１．２と約０．８の間であり、最も好ましくは約１．２と約０．９の間である。
【００３４】
場合によって、加熱炉における硫黄減少は、加熱炉において約１．０以下のＣａ／Ｓモル比を提供することにより有利に制限される。それらの場合、Ｃａ／Ｓ比は、好ましくは約１．０と約０．６の間であり、より好ましくは約１．０と約０．８の間であり、最も好ましくは約１．０と約０．９の間である。
【００３５】
最も好ましいＣａ／Ｓ比は、加熱炉硫黄減少のＣａ／Ｓ比に対する依存性によって変化する。もしも加熱炉における減少が特に効率的ならば、熱効率の観点から最も好ましいＣａ／Ｓ比は１．０よりわずかに低いだろう。もしも加熱炉における減少が比較的効率的でないならば、その時は最も好ましいＣａ／Ｓ比は１．０よりわずかに大きい、例えば、約１．２であろう。本発明は有利には、加熱炉硫黄減少を向上させる従来の手段、例えば、粒径制御及び（又は）灰再循環と組み合わせ、それにより加熱炉における最適Ｃａ／Ｓ比を下げることが出来る。
【００３６】
本発明の好ましい態様によれば、Ｃａ／Ｓ比は約１．０又はわずかに１．０より低く、加熱炉から排出されたボトムアッシュ及び（又は）フライアッシュは、加熱炉における硫黄減少に利用することにより灰中ＣａＯの量を減少させるために加熱炉に層物質として再循環させる。好ましくは、それらの灰は、最初に供給された炭酸カルシウムの約６０％より多い利用度を提供するように加熱炉に再循環させ、それにより加熱炉から除去された灰の廃棄又は利用が比較的容易となる。更により好ましくは、それらの灰は、加熱炉において約６０％より多い二酸化硫黄減少度を提供するように加熱炉に再循環させる。ボトムアッシュ及び（又は）フライアッシュを再循環させるためのループは有利には、例えば、灰粒子を破砕して活性なＣａＯ表面を露出させることにより、それらの灰を処理する段階を含むことが出来る。
【００３７】
褐炭を燃焼させる４００ＭＷｅ  ＣＦＢボイラーに対する計算に基づいた例では、加熱炉だけにおける硫黄減少を加熱炉及び煙道ガス硫黄減少段階への硫黄減少分割で置き換えることにより、全動力装置の４０．７５％〜４１．６０％の正味熱効率増加が得られた。両方の場合共、同じ全硫黄減少が得られた。０．８５パーセントポイントの正味効率増加はかなりの経済的価値がある。
【００３８】
分割硫黄減少式の上記例において加熱炉中のＣａ／Ｓモル比は１．０に近かったが、加熱炉だけにおける硫黄減少に基づく場合において該比は約４であった。分割減少式においてカルシウムは下流減少段階にも供給されたが、該全カルシウム消費は加熱炉ベース減少式におけるそれの約４４％に過ぎなかった。かくして、灰及び廃棄物の廃棄問題は、本発明に従う分割硫黄減少方法を用いて最小とされるのである。
【００３９】
本発明は現在最も好ましい態様であると考えられるものに関連した例により本明細書に説明してきたが、本発明は開示された態様に限定されないで別紙特許請求の範囲に明確にされた本発明の範囲内に含まれるその特色及びいくつかの他の応用の種々の組み合わせ又は変更を網羅することが意図されていると理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に従ったＣＦＢボイラーの概略図である。
【図２】ＣＦＢボイラーにおけるＣａ／Ｓ比の関数としての異なる反応熱の概略図である。
【図１】
2008503707.tif 000003
【図２】
2008503707.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成18年4月21日(2006.4.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
循環流動層ボイラーからの二酸化硫黄放出物を減少させる方法において、
（ａ）  硫黄含有炭素質燃料を含む第一流を該ボイラーの加熱炉に供給し、
（ｂ）  炭酸カルシウムを含む第二流を、第二流中のカルシウム対第一流中の硫黄のモル比（Ｃａ／Ｓモル比）が少なくとも約０．６になるような第一流に対する比率で、そして少なくとも約０．３５５の漸増性硫黄減少割合を提供するのに充分低い速度で、該加熱炉に供給し、
（ｃ）  該硫黄が酸化されて二酸化硫黄を形成し灰が該加熱炉中に生成するように、該燃料を燃焼させ、
（ｄ）  該炭酸カルシウムをか焼して該加熱炉中に酸化カルシウムを形成し、該酸化カルシウムを利用して該二酸化硫黄を硫酸塩化し硫酸カルシウムを形成し、
（ｅ）  該加熱炉から煙道ガス及び該煙道ガス中に飛沫同伴された粒子を排出し、
（ｆ）  熱ループ分離器を用いて該煙道ガスから該粒子を分離し、該分離粒子を該加熱炉に戻し、
（ｇ）  該ボイラーから該灰を排出し、そして
（ｈ）  該加熱炉の下流側硫黄減少段階で該煙道ガスの硫黄含量を更に減少させる
諸工程から成ることを特徴とする前記方法。
【請求項２】
硫黄の更なる減少が乾式、半乾式、及び湿式硫黄減少法の一つにより行われる、請求項１の方法。
【請求項３】
該加熱炉における炭酸カルシウム利用効率を高める工程を更に含む、請求項１の方法。
【請求項４】
約６０％より多い炭酸カルシウムが二酸化硫黄を硫酸塩化して硫酸カルシウムを形成するために利用されるように、炭酸カルシウム利用効率を高める工程が行われる、請求項３の方法。
【請求項５】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項３の方法。
【請求項６】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項３の方法。
【請求項７】
炭酸カルシウム利用効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項３の方法。
【請求項８】
該加熱炉における硫酸塩化効率を高める工程を更に含む、請求項１の方法。
【請求項９】
該加熱炉において約６０％より多い二酸化硫黄が硫酸カルシウムに変換されるように硫酸塩化効率を高める工程が行われる、請求項８の方法。
【請求項１０】
硫酸塩化効率を高める工程が該灰を該加熱炉に再循環させることを含む、請求項８の方法。
【請求項１１】
硫酸塩化効率を高める工程が該加熱炉に供給された炭酸カルシウムの平均直径を約２００μｍ未満に限定することを含む、請求項８の方法。
【請求項１２】
硫酸塩化効率を高める工程が、該熱ループ分離器を２００μｍの直径を有する粒子に対して少なくとも約９９．９％の分離効率を有するように構成することを含む、請求項８の方法。
【国際調査報告】
2008503707.tif 000005
2008503707.tif 000006
2008503707.tif 000007